Complete o quadro a seguir com as propriedades termodinâmicas solicitadas:
Substância
P (bar)
v (
)
u (kJ/kg)
h (kJ/kg)
s (kJ/kgK)
x
b) Água
100
25
| Substância |
|
P (bar) | v (
|
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:
As grandezas a determinar são:
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
, basta observar que
ou seja, a temperatura de saturação à pressão de
é muito maior que
. Conclusão: o estado é líquido comprimido (sub-resfriado) — água líquida a uma pressão maior que a pressão de saturação para
.
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
como aproximação para as propriedades do líquido comprimido à
.
Passo 4
Vou tomar das tabelas de vapor saturado os valores do líquido saturado à
. Esses são valores típicos de tabela (arredondados de forma prática):
Obs.: estou explicitando que peguei esses números das tabelas de vapor saturado à
.
Passo 5
Falta
(energia interna específica). Podemos usar a relação termodinâmica entre energia interna e entalpia:
onde
deve estar em
para que
fique em
(pois
). Como estamos usando os valores do líquido saturado à
, a pressão associada a esses valores é a pressão de saturação à
, que é
. Calculamos:
Logo
Arredondando de forma prática,
.
Passo 6
Agora comentamos sobre a qualidade
. A qualidade
(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
não é aplicável — não existe vapor na amostra. Em muitas resoluções práticas colocamos
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
apenas como indicação “estado líquido”.
Passo 7
Resumindo (valores aproximados, obtidos pela aproximação líquido saturado em
como representativo do líquido comprimido a
):