Determine a fase ou as fases de um sistema constituído de H2 O e indique a posição nos diagramas P-v e T-v para os seguintes estados: (a) P=500 kPa, T=151,86^circ C; (b) P=500 kPa, T=200^circ C; © T=80^circ C, P=5 MPa; (d) T=160^circ C, P=480 kPa.

Passo 1

Beleza, pra gente resolver essa parada de fases de água a partir de pressão § e temperatura (T), o que precisamos é:
  1. Entender o diagrama de fases de água (curva de saturação – “domo” – que separa líquido saturado, mistura e vapor saturado).
  2. Saber usar tabela de vapor/água pra extrair a temperatura de saturação a dado P, , ou a pressão de saturação a dado T, .
  3. Comparar o nosso com (ou com ) pra ver se estamos em sub-resfriado (líquido comprimido), na mistura saturada ou em superaquecido.
    Pronto, agora vamos passo a passo pra cada estado:

Passo 2

Estado (a): Tsat(500 kPa) approx 151,83^circC , .
  • Pela tabela, a temperatura de saturação a 500 kPa é
  • Nosso ( ) é ligeiramente maior que .
  • Logo, a água está em região de vapor superaquecido.
  • No diagrama - : ponto à direita do “domo” (região de superaquecer).
  • No diagrama - : idem, à direita do arco de saturação.

Passo 3

Estado (b): , .
  • De novo, .
  • Nosso ( ) é bem maior que .
  • Fase: vapor superaquecido.
  • Diagrama - : à direita do domo.
  • Diagrama - : à direita do arco.

Passo 4

Estado ©: Psat(80^circC) approx 0,47 MPa , .
  • Pela tabela, a pressão de saturação a é
  • Nosso (5 MPa) é muito maior que .
  • Isso indica água líquida comprimida (sub-resfriada).
  • Diagrama - : à esquerda do domo (região de líquido).
  • Diagrama - : idem, à esquerda do arco.

Passo 5

Estado (d): Psat(160^circC) approx 618 kPa , .
  • Pela tabela, a pressão de saturação a é
  • Nosso (480 kPa) é menor que .
  • Logo, a está acima da temperatura de saturação para 480 kPa (ou seja, ).
  • Fase: vapor superaquecido.
  • Diagrama - : à direita do domo.
  • Diagrama - : à direita do arco.

Resposta

(a) vapor superaquecido – ponto à direita do domo em - e - .
(b) vapor superaquecido – idem, à direita do “domo”.
© líquido comprimido – ponto à esquerda do domo em - e - .
(d) vapor superaquecido – novamente, à direita do domo nos dois diagramas.

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