Complete o quadro a seguir com as propriedades termodinâmicas solicitadas:
Substância
P (bar)
v (
)
u (kJ/kg)
h (kJ/kg)
s (kJ/kgK)
x
i) Amônia
-30
1
| Substância |
|
P (bar) | v (
|
u (kJ/kg) | h (kJ/kg) | s (kJ/kgK) | x |
| i) Amônia | -30 | 1 |
Passo 1
Vou deixar muito claro o que o enunciado pede e o que ele fornece.
- Substância: amônia.
- Temperatura fornecida:
. - Pressão fornecida:
. - Campos a completar: volume específico
(em ), energia interna específica (em ), entalpia específica (em ), entropia específica (em ) e título (fração mássica de vapor).
Resumo das perguntas que precisamos responder:
- Qual o estado termodinâmico (líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido)?
- Quais são os valores de
e, se for mistura, qual é o título ?
Passo 2
Explicando o método geral que se usa em prova (passo a passo didático) — como decidir o que fazer e quais fórmulas usar.
-
Checar se a combinação
e corresponde a uma condição saturada. Para isso precisamos do valor da pressão de saturação da amônia à temperatura dada, , ou alternativamente da temperatura de saturação à pressão dada, . Esses valores vêm das tabelas de propriedades da amônia (tabelas de saturação). -
Interpretação das comparações:
- Se
(dentro do erro de tabela), o fluido está em mistura saturada (líquido + vapor) à temperatura . Nesse caso existe um título entre e . - Se
, o estado é líquido comprimido (aproximado muitas vezes por líquido saturado se próximo). - Se
, o estado é vapor superaquecido (ou vapor seco) e devemos consultar a tabela de vapor superaquecido à pressão e temperatura (se houver linha para essa T) ou interpolar.
- Fórmulas importantes quando for mistura saturada (essas você deve decorar e aplicar na prova):
- Relação do volume específico por mistura:
onde
é o volume específico do líquido saturado e
é o do vapor saturado, ambos obtidos na tabela à temperatura
.
- Fórmula análoga para energia interna
, entalpia e entropia :
- Para obter o título a partir do volume (ou de
ou ou ) use:
-
Se for vapor superaquecido: procure na tabela de vapor superaquecido da amônia a linha com
e temperatura (ou interpole entre linhas de ). Os valores virão diretamente da tabela. -
Se for líquido comprimido e não houver tabela específica para líquido comprimido, uma prática comum em provas quando a pressão não está muito acima da pressão de saturação é aproximar as propriedades do líquido comprimido pelas do líquido saturado à mesma temperatura:
. Em casos precisos, usa-se tabelas de líquido comprimido ou equações de estado.
Observação de notação e unidades (importante na prova):
- Temperatura em tabelas costuma estar em
ou K; aqui usamos como dado. - Pressão em
— tabelas de refrigerantes costumam listar pressão de saturação em bar. - Todas as grandezas
são específicas (por unidade de massa): , respectivamente.
Passo 3
O que especificamente precisamos da tabela para comparar e concluir:
- Precisamos do valor de
da amônia à (ou das propriedades saturadas àquela temperatura). - Sem esses dados não conseguimos saber se
é maior, igual ou menor que . Portanto não é possível dizer se o estado é saturado, comprimido ou superaquecido — e sem essa classificação não podemos fornecer numericamente .
Passo 4
Exemplo simbólico (mostra passo a passo de cálculo numérico — você deverá fazer exatamente isto na prova quando tiver a tabela):
Suponha que, consultando a tabela de saturação da amônia à
, você encontre:
- Se
, então é mistura; consulte na tabela e calcule o título pelo volume (se já fosse conhecido) ou — mais comum em exercícios — você tem de calcular a partir de alguma relação dada. Por exemplo, se for pedido e você conhece ,
Se, inversamente, o problema te desse
e pedisse
, use
- Se
, então a pressão dada é maior que a pressão de saturação àquela temperatura: estado líquido comprimido — estime , etc. - Se
, então é vapor superaquecido: consulte a tabela de vapor superaquecido à pressão e temperatura e leia diretamente . O título neste caso é (vapor seco).
Dica prática para prova: sempre anote claramente a comparação
vs
como primeiro cálculo; isso já indica qual tabela consultar.
Passo 5
Por que eu não posso fornecer os números finais aqui:
- As propriedades termodinâmicas específicas da amônia (valores numéricos de
ou das tabelas de vapor superaquecido) devem ser obtidas em uma tabela de propriedades (livro ou folha de dados). Você não forneceu essas tabelas no enunciado. - Sem as tabelas, qualquer valor numérico que eu desse seria uma adivinhação. Portanto não posso completar numericamente o quadro.
Passo 6
O que você deve fazer agora (como se preparar rápido para a prova — instruções práticas e motivação):
- Pegue a tabela de propriedades da amônia (tabela de saturação por temperatura e tabela de vapor superaquecido por pressão).
- Procure a linha de
na tabela de saturação e anote . - Compare
com e siga o fluxo do Passo 4 para decidir se é mistura, comprimido ou superaquecido e então calcule e usando as fórmulas indicadas. - Se quiser, cole aqui a tabela (ou só as entradas relevantes) e eu faço os cálculos numéricos por você, passo a passo, do mesmo jeito que expliquei — até a resposta final.
Força aí — você já tem o método claro; só falta a tabela com os números da amônia para a continuação.
Resposta
Não é possível fornecer os valores numéricos de
porque as tabelas de propriedades da amônia (tabelas de saturação ou de vapor superaquecido), necessárias para determinar
e/ou os valores
, não foram fornecidas.