Complete o quadro a seguir com as propriedades termodinâmicas solicitadas:
Substância \mathrm{T}\left({ }^{\circ} \mathrm{C}\right) P (bar) v ( \mathrm{m}^{3} / \mathrm{kg} ) u (kJ/kg) h (kJ/kg) s (kJ/kgK) x
b) Água 100 25

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações e pede que preenchamos as propriedades termodinâmicas:
\text{Substância: Água,}\qquad T=100^\circ\mathrm{C},\qquad P=25\\ \mathrm{bar}.âÁ
As grandezas a determinar são:
v\\ (\mathrm{m^3/kg}),\quad u\\ (\mathrm{kJ/kg}),\quad h\\ (\mathrm{kJ/kg}),\quad s\\ (\mathrm{kJ/kg\cdot K}),\quad x\\ (\text{fração de vapor}).çã

Passo 2

Primeiro precisamos identificar o tipo de estado (vapor saturado, mistura saturada, líquido comprimido, vapor superaquecido). Para isso comparamos a temperatura dada com a temperatura de saturação correspondente à pressão dada. Não precisamos do valor exato de \,T_{sat}(25\\ \mathrm{bar}), basta observar que
T=100^\circ\mathrm{C}<T_{sat}(25\\ \mathrm{bar}),
ou seja, a temperatura de saturação à pressão de 25\\ \mathrm{bar} é muito maior que 100^\circ\mathrm{C}. Conclusão: o estado é líquido comprimido (sub-resfriado) — água líquida a uma pressão maior que a pressão de saturação para 100^\circ\mathrm{C}.

Passo 3

Quando temos líquido comprimido (temperatura abaixo da temperatura de saturação para a pressão dada), uma prática comum e aceitável em exercícios é aproximar as propriedades como iguais às do líquido saturado à mesma temperatura. Isso porque as propriedades do líquido mudam muito pouco com a pressão (especialmente o volume específico). Então vamos usar os valores da tabela de líquido saturado à temperatura 100^\circ\mathrm{C} como aproximação para as propriedades do líquido comprimido à 25\\ \mathrm{bar}.

Passo 4

Vou tomar das tabelas de vapor saturado os valores do líquido saturado à T=100^\circ\mathrm{C}. Esses são valores típicos de tabela (arredondados de forma prática):
v_f(100^\circ\mathrm{C})=0{,}001043\\ \mathrm{m^3/kg},
h_f(100^\circ\mathrm{C})=419{,}04\\ \mathrm{kJ/kg},
s_f(100^\circ\mathrm{C})=1{,}3076\\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}.
Obs.: estou explicitando que peguei esses números das tabelas de vapor saturado à 100^\circ\mathrm{C}.

Passo 5

Falta u (energia interna específica). Podemos usar a relação termodinâmica entre energia interna e entalpia:
u = h - Pv,
onde P deve estar em \mathrm{kPa} para que P\cdot v fique em \mathrm{kJ/kg} (pois 1\\ \mathrm{kPa}\cdot\mathrm{m^3/kg}=1\\ \mathrm{kJ/kg}). Como estamos usando os valores do líquido saturado à 100^\circ\mathrm{C}, a pressão associada a esses valores é a pressão de saturação à 100^\circ\mathrm{C}, que é P_{sat}=1{,}01325\\ \mathrm{bar}=101{,}325\\ \mathrm{kPa}. Calculamos:
P_{sat}\,v_f = 101{,}325\\ \mathrm{kPa}\times 0{,}001043\\ \mathrm{m^3/kg}=0{,}105693\\ \mathrm{kJ/kg}.
Logo
u \approx h_f - P_{sat}v_f = 419{,}04 - 0{,}105693 = 418{,}9343\\ \mathrm{kJ/kg}.
Arredondando de forma prática, u\approx 418{,}93\\ \mathrm{kJ/kg}.

Passo 6

Agora comentamos sobre a qualidade x. A qualidade x (fração mássica de vapor) é definida apenas para mistura saturada (quando o estado está exatamente na curva de saturação). Para líquido comprimido a noção de x não é aplicável — não existe vapor na amostra. Em muitas resoluções práticas colocamos x=0 se quisermos indicar “toda massa em fase líquida”. Vou anotar que o estado é líquido comprimido e que, se for exigido um número, podemos usar x=0 apenas como indicação “estado líquido”.

Passo 7

Resumindo (valores aproximados, obtidos pela aproximação líquido saturado em 100^\circ\mathrm{C} como representativo do líquido comprimido a 25\\ \mathrm{bar}):
v \approx 0{,}001043\\ \mathrm{m^3/kg},
u \approx 418{,}93\\ \mathrm{kJ/kg},
h \approx 419{,}04\\ \mathrm{kJ/kg},
s \approx 1{,}3076\\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)},
x=\text{não aplicável (líquido comprimido)}\\ \text{(ou }x=0\text{ se for necessário um número).}ãáíáú

Resposta

v=0{,}001043\\ \mathrm{m^3/kg} \
u=418{,}93\\ \mathrm{kJ/kg} \
h=419{,}04\\ \mathrm{kJ/kg} \
s=1{,}3076\\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)} \
x=\text{não aplicável (estado líquido comprimido) — se necessário, }x=0ãáíá

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