Determine a fase e as propriedades faltantes P, T, v, u e x (se aplicável) para a água: 500 kPa, 100^circ C

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 ( P), Temperatura ( T), Volume específico ( v), Energia interna ( u) e, se aplicável, Qualidade ( x). 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 ( P): 500 kPa (já dada)
  • Temperatura ( T): 100°C (já dada)
  • Volume específico ( v): precisamos encontrar
  • Energia interna ( u): precisamos encontrar
  • Qualidade ( x): não aplicável, já que estamos na fase líquida pura

Passo 5

Para encontrar o volume específico ( v) e a energia interna ( u) 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 v approx 0,001 , m^3/kg.
Para a energia interna ( u), também consideramos que varia pouco na fase líquida. Então, podemos usar um valor aproximado de u approx 419 , kJ/kg.

Passo 6

Como estamos na fase líquida pura, a qualidade ( x) não se aplica, pois ela é usada para descrever a mistura de líquido e vapor. Portanto, não precisamos calcular x neste caso.

Resposta

A água nas condições de 500 kPa e 100°C está na fase líquida. As propriedades faltantes são:
  • Volume específico ( v): aproximadamente 0,001 , m^3/kg
  • Energia interna ( u): aproximadamente 419 , kJ/kg
  • Qualidade ( x): não aplicável

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