Considere a amônia como fluido de trabalho. Construa uma tabela que apresente os valores da pressão, temperatura, volume específico e título (se aplicável) para os seguintes estados: c)
e
Passo 1
O enunciado dá o fluido (amônia) e um estado com as seguintes informações:
- Temperatura:
. - Volume específico:
.
O que a questão pede (explicitamente): construir uma tabela apresentando os valores de pressão, temperatura, volume específico e título (qualidade) para esse estado. Ou seja, precisamos fornecer:
-
(pressão do estado), -
(já dada: ), -
(já dada: ), -
(título/qualidade, se aplicável).
Passo 2
Plano de solução e conceitos necessários (explicadinho):
- Para uma substância pura (aqui: amônia) se a temperatura for dada, existe uma pressão de saturação correspondente
. Essa pressão é obtida nas tabelas de saturação da amônia ou nas curvas de vapore-compressão. - Nas tabelas de saturação também vêm os volumes específicos de líquido saturado
e de vapor saturado à temperatura dada. - Comparar o volume específico dado
com e : - Se
=> líquido saturado (qualidade ). - Se
=> vapor saturado (qualidade ). - Se
=> mistura saturada e a qualidade é dada por - Se
=> vapor superaquecido (não cabe cálculo de ).
- Se
- Portanto precisamos de
, e à . Esses valores geralmente são obtidos em tabelas de propriedades da amônia; quando não se tem a tabela à mão, pode-se aproximar usando a aproximação dos gases ideais: onde é a constante específica da amônia e é em kelvin. Vou usar as tabelas/valores típicos de amônia para e e calcular pela aproximação ideal do gás para ilustrar o cálculo (os números finais serão apresentados com essa aproximação e com arredondamento).
Observação: toda fórmula matemática e número será mostrada passo a passo, sem pular etapas.
Passo 3
Converter temperatura e preparar constantes:
- Converter
para kelvin: - Constante universal e massa molar da amônia:
- Constante específica da amônia:
Nota: pode ser lido como para usar com em .
Passo 4
Obter a pressão de saturação e
(valores típicos de tabelas de amônia):
- A partir de tabelas saturadas de amônia, o valor típico da pressão de saturação a
é aproximadamente (este é o valor de pressão de saturação correspondente a , retirado de tabelas de propriedades da amônia — usamos aqui um valor tabulado típico.) - O volume específico do líquido saturado à mesma temperatura (valor tabulado típico) é
(valor aproximado de tabela para amônia líquida saturada perto de .)
Passo 5
Determinar
(volume específico do vapor saturado) usando aproximação do gás ideal (mostrando contas):
- Fórmula (gás ideal):
Substituindo (em ), e em : - Calcular numerador:
- Dividir por
:
Observação: tabelas reais podem dar um
muito próximo desse valor; a aproximação por gás ideal é razoável para vapor próximo a essas pressões para estimativa de
.
Passo 6
Comparar
com
e
e calcular a qualidade
:
- Temos
- Verificação de intervalo:
Logo o estado é uma mistura saturada (líquido + vapor). - Cálculo da qualidade com a fórmula
Substituindo números: Arredondando de forma razoável: (ou seja de vapor na mistura em massa).
Passo 7
Interpretar e concluir:
- Como
foi dada e o estado resultou numa mistura saturada, a pressão do estado é a pressão de saturação correspondente a , ou seja que já usamos. - Portanto os valores necessários para a tabela são: a pressão de saturação
, a temperatura , o volume específico (dado) e a qualidade calculada.