Complete a seguinte tabela para a amônia:
P[\mathrm{kPa}] T\left[{ }^{\circ} \mathrm{C}\right] v\left[\mathrm{~m}^{3} / \mathrm{kg}\right] x
a. 50 0,1185
b. 50 0,5
c. 400 -10
d. 0,15 1,0

Passo 1

O enunciado pede para completar uma tabela de propriedades termodinâmicas da amônia pura, usando dados de tabelas de saturação e, quando necessário, de vapor superaquecido ou aproximação de líquido comprimido. Em cada caso temos duas variáveis intensivas dadas e precisamos encontrar as outras duas. As principais relações que vamos usar são:
– Na zona de mistura saturada:
v = v_f + x\,(v_g - v_f)
– Para vapor superaquecido idealizado (quando soubermos T e v):
P \approx \frac{R\,T}{v}
– Para líquido comprimido, pode-se aproximar v \approx v_f à temperatura de saturção correspondente à pressão dada.

Passo 2

a) Têm-se T=50\,^\circ\mathrm{C} e v=0,1185\:\mathrm{m^3/kg}.
  1. A T=50\,^\circ\mathrm{C} a pressão de saturação da amônia é P_{\rm sat}\approx1196\:\mathrm{kPa}.
  2. Nas tabelas de saturação, nessa temperatura,
    \displaystyle v_f\approx0,00110\:\mathrm{m^3/kg}
    e
    \displaystyle v_g\approx\frac{R\,T}{P}=\frac{0,4882\times(50+273{,}15)}{1196}\approx0,132\:\mathrm{m^3/kg}.
  3. A qualidade é
x=\frac{v - v_f}{v_g - v_f} =\frac{0,1185-0,00110}{0,132-0,00110}\approx0,897\approx0,90.

Passo 3

b) Têm-se T=50\,^\circ\mathrm{C} e x=0,50.
  1. Novamente P_{\rm sat}(50\,^\circ\mathrm{C})\approx1196\:\mathrm{kPa}.
  2. O volume específico é
v = v_f + 0{,}50\,(v_g - v_f) =0,00110 + 0{,}50\,(0,132 - 0,00110) \approx0,0663\:\mathrm{m^3/kg}.

Passo 4

c) Têm-se P=400\:\mathrm{kPa} e T=-10\,^\circ\mathrm{C}.
  1. A P=400\:\mathrm{kPa} a temperatura de saturação é T_{\rm sat}\approx-10\,^\circ\mathrm{C}.
  2. Como T=T_{\rm sat}, mas não há indicação de mistura, vamos assumir líquido comprimido muito próximo do saturado. Logo
    \displaystyle v \approx v_f(T_{\rm sat})\approx0,00160\:\mathrm{m^3/kg}
    e pureza de líquido dá x=0.

Passo 5

d) Têm-se v=0,15\:\mathrm{m^3/kg} e x=1{,}0 (vapor saturado).
  1. Procuramos na tabela de saturação o T tal que v_g(T)=0,15. Interpolando entre 40 °C ( v_g\approx0,155) e 45 °C ( v_g\approx0,141), obtém-se
    \displaystyle T\approx41{,}8\,^\circ\mathrm{C}.
  2. A pressão de saturação nessa temperatura é
    \displaystyle P_{\rm sat}\approx1027\:\mathrm{kPa}.

Resposta

a. P=1196\:\mathrm{kPa}, T=50\,^\circ\mathrm{C}, v=0,1185\:\mathrm{m^3/kg}, x\approx0,90
b. P=1196\:\mathrm{kPa}, T=50\,^\circ\mathrm{C}, v\approx0,0663\:\mathrm{m^3/kg}, x=0,50
c. P=400\:\mathrm{kPa}, T=-10\,^\circ\mathrm{C}, v\approx0,00160\:\mathrm{m^3/kg}, x=0
d. P\approx1027\:\mathrm{kPa}, T\approx41{,}8\,^\circ\mathrm{C}, v=0,15\:\mathrm{m^3/kg}, x=1{,}0

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