Determine a fase e as propriedades que faltam (
ex) para os casos abaixo:\na) Amônia a
e
Passo 1
O enunciado dá claramente as seguintes informações:
- Fluido: amônia.
- Temperatura:
. - Volume específico:
.
O que é pedido:
- Determinar a fase do fluido (líquido comprimido / mistura bifásica / vapor sobreaquecido).
- Determinar as propriedades que faltam (pressão
, e, se for o caso, a qualidade ou outras propriedades relacionadas).
Observação importante: para decidir a fase com certeza e calcular
ou
numericamente é necessário conhecer as propriedades de saturação da amônia à temperatura
: em particular
(volume específico do líquido saturado),
(volume específico do vapor saturado) e
. Esses valores vêm das tabelas de propriedades termodinâmicas da amônia (tabelas de saturação). Sem esses valores numéricos das tabelas não é possível obter um resultado numérico definitivo.
Passo 2
Explicando o raciocínio que vamos usar (passo a passo didático, para você poder aplicar na prova assim que tiver as tabelas):
- Comparação para identificar a fase:
- Se
então o fluido é líquido comprimido (subresfriado) à temperatura dada. - Se
então o fluido é mistura bifásica (líquido + vapor) à temperatura dada. - Se
então o fluido é vapor sobreaquecido à temperatura dada.
Portanto o primeiro passo prático é consultar a tabela de saturação da amônia a
e copiar os valores de
e
.
Passo 3
Como calcular as propriedades dependendo do caso (a parte “fórmulas que você precisa decorar e aplicar”):
-
Caso mistura bifásica (
): - A pressão é a pressão de saturação na temperatura dada:
- A qualidade (fração mássica de vapor) é dada por
- Com
e os valores de propriedade saturada (por exemplo entalpia saturada ou energia interna ) pode-se obter entalpia, energia interna etc. por mistura linear:
- A pressão é a pressão de saturação na temperatura dada:
-
Caso líquido comprimido (
): - A situação é subresfriada; a pressão não é determinada diretamente por
. Em provas é comum: - usar tabelas de líquido comprimido específicas, ou
- approximar
se não houver tabela de comprimido (apenas como estimativa), ou - extrapolar a partir de propriedades a temperaturas próximas.
- Em geral, as propriedades do líquido comprimido são muito próximas das do líquido saturado à mesma temperatura, então
, podem ser usados como aproximação quando tabelas mais precisas não estão disponíveis.
- A situação é subresfriada; a pressão não é determinada diretamente por
-
Caso vapor sobreaquecido (
): - Ainda vale
só se o vapor estiver exatamente na fronteira de saturação; para vapor sobreaquecido a pressão deve ser obtida a partir das tabelas de vapor sobreaquecido: você deve consultar a tabela de vapor sobreaquecido para a pressão ou a temperatura dada. - Se não houver tabela, uma aproximação inicial é usar a equação dos gases ideais:
onde é a constante específica da amônia. Para amônia ( ) a massa molar é , então Como exemplo de uso (apenas para dar uma noção numérica), com e , Atenção: isso é uma aproximação via gás ideal; para vapor real (e especialmente próximo à região de saturação) pode haver desvio significativo. Além disso, para interpretar se esse valor indica vapor sobreaquecido ou outra fase é preciso comparar com da tabela.
- Ainda vale
Passo 4
Aplicação prática do procedimento (como você deve proceder na prova, passo a passo, sem pular etapas):
-
Abra a tabela de saturação da amônia e leia os valores em
: - copie
, - copie
, - copie
.
- copie
-
Compare numericamente
com e : - se
-> marcar “líquido comprimido” e buscar tabela de líquido comprimido ou usar aproximação ; - se
-> marcar “mistura bifásica”: calcular com a fórmula do Passo 3 e anotar ; - se
-> marcar “vapor sobreaquecido”: consultar tabela de vapor sobreaquecido (ou usar como estimativa inicial) e, se necessário, interpolar nas tabelas de vapor sobreaquecido para obter propriedades.
- se
-
Se precisar interpolar (tabelas normalmente têm valores em incrementos de temperatura ou pressão), expliquei abaixo como fazer uma interpolação linear simples:
- se precisar de
para uma que não está exatamente na tabela, use interpolação linear entre as duas temperaturas mais próximas: - mesmo procedimento para
, etc.
- se precisar de
Passo 5
Por que eu não dou um número final direto para
ou
?
- Porque os valores-chave de comparação (
, , ) só vêm das tabelas de propriedades da amônia. Sem essas entradas não podemos afirmar com certeza em qual das três regiões ( , , ) o ponto está. Inventar valores das tabelas poderia levar a erro grave na resposta da prova.
Passo 6
- Pegue a tabela de saturação da amônia e leia os valores em
. - Compare
com e e siga o algoritmo do Passo 4. - Se quiser, me envie os três números retirados da tabela (
, , ) e eu faço a conta detalhada (interpolação, cálculo da qualidade e apresentação das propriedades) passo a passo, mostrando cada etapa.
Você está indo bem por pedir passo a passo — quando tiver as tabelas na mão eu resolvo a parte numérica exatamente do jeitinho que você gosta.
Resposta
Não é possível determinar numericamente a fase nem calcular
ou a qualidade
sem consultar as tabelas de propriedades da amônia (é preciso os valores de
,
e
).