Determinar o título da água saturada nos seguintes estados:
Passo 1
O enunciado pede o título (qualidade) da água saturada no estado dado. Dados fornecidos:
- Temperatura:
. - Volume específico do estado:
.
O que se quer calcular é
, o título (fração mássica de vapor) da mistura líquido–vapor saturada a
.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (explicando tudo com calma).
- Em uma mistura saturada líquido + vapor, o volume específico médio
é a média ponderada entre o volume específico do líquido saturado e o do vapor saturado , ponderada pelo título :
- Isolando
obtém-se a fórmula prática:
Explicando as letras:
-
é o volume específico medido do sistema (aqui ). -
é o volume específico da fase líquida saturada à temperatura dada (volume por kg do líquido saturado). -
é o volume específico da fase vapor saturada à mesma temperatura. -
é adimensional e varia entre (todo líquido) e (todo vapor). Para interpretar: significa em massa de vapor.
Passo 3
Obter os valores de
e
à temperatura
.
- O valor de
(volume específico do líquido saturado) é obtido em tabelas de vapor d’água. Tomando o valor da tabela saturada para , temos aproximadamente
(este valor também pode ser obtido como o inverso da densidade do líquido saturado a
, que é cerca de
:
.)
- O valor de
(volume específico do vapor saturado) também está nas tabelas. Alternativamente, para verificar por cálculo aproximado, pode-se usar a equação dos gases ideais com a pressão de saturação àquela temperatura:
onde
é a constante específica do vapor d’água e
em kelvin. A pressão de saturação à
(valor de tabela) é aproximadamente
e
. Calculando:
(Se preferir, pode tomar o valor direto da tabela saturada:
.)
Resumo dos valores usados:
Passo 4
Agora aplicamos a fórmula do título:
Substituindo os números (sempre prestando atenção às unidades, todas em
):
Logo
Passo 5
Interpretação e arredondamento:
- O título calculado é
, ou em percentagem . - Isso significa que, à
, a mistura com volume específico contém cerca de em massa de vapor saturado e o restante é líquido saturado. - Observação: usei valores de
e de (para calcular ) provenientes das tabelas de propriedades de água saturada; se usar valores tabelados ligeiramente diferentes (ou uma tabela com mais casas decimais) o resultado muda muito pouco.