Determine a fase e as propriedades faltantes
e
(se aplicável) para a água:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente determinar a fase da água e as propriedades que faltam: Pressão (
), Temperatura (
), Volume específico (
), Energia interna (
) e, se aplicável, Qualidade (
). Estamos lidando com termodinâmica, especificamente com propriedades de substâncias puras em equilíbrio. Para resolver, vamos precisar usar tabelas de vapor da água e entender como identificar a fase da água nessas condições.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a fase da água nas condições fornecidas: 500 kPa e 100°C. Para isso, precisamos comparar esses valores com as condições de saturação da água.
A pressão de saturação da água a 100°C é exatamente 101,325 kPa (que é a pressão atmosférica padrão). Como a pressão fornecida (500 kPa) é maior que a pressão de saturação a 100°C, isso indica que a água está na fase líquida, ou seja, está no estado sub-resfriado (abaixo da pressão de vapor para a temperatura dada).
Passo 3
Agora que sabemos que a água está na fase líquida, podemos determinar as propriedades faltantes usando as tabelas de propriedades da água ou fórmulas adequadas para a fase líquida. Vamos considerar que a água está em estado líquido puro a 500 kPa e 100°C.
Passo 4
Vamos listar as propriedades que já conhecemos e as que precisamos encontrar:
- Pressão (
): 500 kPa (já dada) - Temperatura (
): 100°C (já dada) - Volume específico (
): precisamos encontrar - Energia interna (
): precisamos encontrar - Qualidade (
): não aplicável, já que estamos na fase líquida pura
Passo 5
Para encontrar o volume específico (
) e a energia interna (
) da água líquida a 500 kPa e 100°C, normalmente consultaríamos tabelas termodinâmicas específicas para a água. Porém, para simplificar, vamos usar aproximações.
Sabemos que o volume específico da água líquida varia pouco com a pressão e a temperatura dentro das condições normais. Então, podemos usar o valor aproximado de
.
Para a energia interna (
), também consideramos que varia pouco na fase líquida. Então, podemos usar um valor aproximado de
.
Passo 6
Como estamos na fase líquida pura, a qualidade (
) não se aplica, pois ela é usada para descrever a mistura de líquido e vapor. Portanto, não precisamos calcular
neste caso.
Resposta
A água nas condições de 500 kPa e 100°C está na fase líquida. As propriedades faltantes são:
- Volume específico (
): aproximadamente - Energia interna (
): aproximadamente - Qualidade (
): não aplicável