Calcule o volume específico médio, para:
Água a
e pressão de 5 MPa ;
Água a
Passo 1
O enunciado dá: temperatura
e pressão
. Pede o volume específico médio (isto é, o volume específico
da água nessas condições). Vou listar claramente o que foi dado e o que é pedido:
- Dado: temperatura
. - Dado: pressão
. - Pedido: o volume específico médio da água, isto é
em unidades de .
Passo 2
Primeira coisa importante: determinar a fase da água nessas condições (vapor saturado, líquido saturado ou líquido comprimido). Para isso preciso comparar a pressão dada com a pressão de saturação à temperatura
. A pressão de saturação da água a
(valor padrão das tabelas de vapor) é
Passo 3
Comparando a pressão fornecida com a pressão de saturação:
Como
, a água está em condição de líquido comprimido (sub-resfriado) a
. Em palavras: a pressão é muito maior do que a pressão de vapor a
, portanto não há vapor — é líquido.
Passo 4
Para líquidos comprimidos (água líquida a pressões maiores que a de saturação à mesma temperatura) a prática comum em termodinâmica básica é aproximar o volume específico do líquido comprimido pelo volume específico do líquido saturado à mesma temperatura. Essa aproximação funciona muito bem para água porque o líquido é pouco compressível e a variação de
com a pressão é pequena. Então usaremos
onde
é o volume específico do líquido saturado à temperatura
.
Passo 5
Tabelas de água saturada (tabelas de vapor) dão o valor de
a
. O valor tomado das tabelas é
Outra forma de ver é usando a densidade saturada à
,
, e aplicar
que ao arredondar fica
, consistente com as tabelas.
Passo 6
Comentários didáticos rápidos: a aproximação
é muito usada em provas quando a pressão é significativamente maior que
. Se exigissem maior precisão poderia ser usada uma correção de compressibilidade, mas para água líquida a
e
essa correção é desprezível para a maioria dos exercícios (erro pequeno, da ordem de poucos décimos de por cento).