Determine a fase e as propriedades faltantes.
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Passo 1
Vamos resolver um exercício de termodinâmica onde precisamos determinar a fase da água (H₂O) e encontrar duas propriedades faltantes: a pressão § e a energia interna (u). Os dados fornecidos são a temperatura de 20°C e o volume específico de 0,001000 m³/kg. Para resolver, vamos usar tabelas de propriedades da água e entender como identificar a fase da substância.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar a pressão de saturação da água a 20°C. A pressão de saturação é a pressão na qual a água coexistente nas fases líquida e vapor está em equilíbrio àquela temperatura. Consultando uma tabela de vapor, encontramos que a pressão de saturação da água a 20°C é aproximadamente 2,344 kPa.
Passo 3
Agora, vamos determinar se a água está na fase líquida, vapor ou em mistura das duas. Para isso, comparamos o volume específico dado (v = 0,001000 m³/kg) com os volumes específicos das fases saturadas.
A tabela de vapor nos dá:
- Volume específico do líquido saturado (v_f) a 20°C: aproximadamente 0,001002 m³/kg
- Volume específico do vapor saturado (v_g) a 20°C: aproximadamente 14,670 m³/kg
Passo 4
Comparando o volume específico fornecido (0,001000 m³/kg) com v_f e v_g, vemos que 0,001000 m³/kg é muito próximo de v_f (0,001002 m³/kg) e muito menor que v_g (14,670 m³/kg). Isso indica que a água está na fase líquida saturada.
Passo 5
Como a água está na fase líquida saturada a 20°C, a pressão é a pressão de saturação que já identificamos: P = 2,344 kPa.
Passo 6
Para encontrar a energia interna (u) da água na fase líquida saturada a 20°C, consultamos a tabela de propriedades que fornece u_f a essa temperatura. Supondo que u_f a 20°C seja aproximadamente 83,99 kJ/kg.
Resposta
A água está na fase líquida saturada, com pressão P = 2,344 kPa e energia interna u = 83,99 kJ/kg.