Considere água em um sistema fechado com as seguintes condições:
- Pressão: 0,2 MPa.
- Volume específico:
.
Determine:
a) O estado termodinâmico da água (líquido comprimido, vapor superaquecido ou mistura saturada líquido-vapor).
b) O valor aproximado da entalpia específica, utilizando as tabelas fornecidas.
Determine:
a) O estado termodinâmico da água (líquido comprimido, vapor superaquecido ou mistura saturada líquido-vapor).
b) O valor aproximado da entalpia específica, utilizando as tabelas fornecidas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos dá duas informações principais sobre a água em um sistema fechado: a pressão é de 0,2 MPa e o volume específico é de
. Nosso objetivo é descobrir primeiro em que estado termodinâmico a água está (se é líquido comprimido, vapor superaquecido ou uma mistura saturada líquido-vapor) e, depois, encontrar o valor aproximado da entalpia específica usando as tabelas fornecidas. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados às propriedades da água e como elas variam com pressão e volume específico.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender os estados termodinâmicos possíveis:
- Líquido comprimido: Água líquida sob alta pressão, com volume específico menor que o volume do líquido saturado.
- Vapor superaquecido: Vapor que está acima da temperatura de saturação para uma dada pressão, com volume específico maior que o vapor saturado.
- Mistura saturada líquido-vapor: Uma mistura de líquido e vapor na condição de saturação, onde o volume específico está entre o volume do líquido saturado e do vapor saturado.
Passo 3
Vamos usar as tabelas de propriedades da água para 0,2 MPa. Geralmente, essas tabelas fornecem o volume específico do líquido saturado (
) e do vapor saturado (
) para uma dada pressão.
Vamos supor que, para 0,2 MPa:
-
(volume específico do líquido saturado) -
(volume específico do vapor saturado)
Passo 4
Comparando o volume específico dado (
) com
e
:
- Se
: Líquido comprimido - Se
: Mistura saturada líquido-vapor - Se
: Vapor superaquecido
No nosso caso:
Então, a água está em uma mistura saturada líquido-vapor.
Passo 5
Para encontrar a entalpia específica (
) nessa mistura, usamos a fórmula:
Onde:
-
é a entalpia do líquido saturado -
é a entalpia de vaporização -
é a fração de vapor
Primeiro, precisamos encontrar
usando a relação dos volumes específicos:
Onde
Rearranjando para
:
Passo 6
Substituindo os valores (usando
e
):
Passo 7
Agora, vamos calcular a entalpia específica. Supondo que, para 0,2 MPa:
Então:
Resposta
a) A água está em estado de mistura saturada líquido-vapor.
b) O valor aproximado da entalpia específica é
.