Determine a fase e o o volume específico para as seguintes condições:
R-22
R-22
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede duas coisas:
- Substância: R-22.
- Temperatura:
. - Pressão:
.
Perguntas a responder: - Qual é a fase (líquido comprimido / mistura saturada / vapor superaquecido) nas condições dadas?
- Qual é o volume específico
correspondente a esse estado?
Passo 2
Como se determina a fase para uma substância pura (como R-22)?
- Para uma dada temperatura
existe uma pressão de saturação . - Se
o estado é vapor (possivelmente superaquecido). - Se
o estado é mistura saturada (com qualidade entre 0 e 1). - Se
o estado é líquido comprimido (sub-resfriado).
- Se
- Alternativamente pode-se comparar a temperatura dada com a temperatura de saturação
obtida na tabela de saturação a partir da pressão fornecida: - Se
→ vapor (superaquecido); se → mistura saturada; se → líquido comprimido.
- Se
Observação importante: os valores de
ou
para R-22 só podem ser obtidos com precisão nas tabelas de propriedades (ou em um software/propriedades termodinâmicas). Essas tabelas também fornecem os volumes específicos saturados
e
e as tabelas de vapor superaquecido dão
diretamente quando a condição for superaquecida.
Passo 3
Explicação didática de como proceder com as tabelas (passo a passo que se faria na prova):
- Abrir a tabela de saturação do R-22.
- Procurar a linha para
e ler . Comparar com . - Se
: é vapor (então ir para a tabela de vapor superaquecido para e e ler ). - Se
: é mistura saturada (usar se for dada a qualidade ou encontrar a partir de outra condição). - Se
: é líquido comprimido (usar tabela de líquido comprimido ou aproximar por na temperatura dada).
- Se
- Se for vapor e não houver entrada exata na tabela de superaquecido para
e , interpolar entre linhas de pressão/temperatura na tabela de vapor superaquecido.
Passo 4
Aviso sobre dados: o passo anterior requer as tabelas de propriedades do R-22. Como as tabelas numéricas de saturação e de vapor superaquecido do R-22 NÃO foram fornecidas aqui, não é possível afirmar com precisão absoluta a fase e o valor exato do volume específico apenas a partir de
e
sem consultar essas tabelas. Portanto uma conclusão rigorosa e os valores numéricos precisos exigem consulta das tabelas (ou de um software / diagrama p–v do R-22).
Passo 5
Cálculo de estimativa (método alternativo prático — aproximação pelo gás ideal), útil quando não se tem a tabela imediatamente:
- Primeiro calcular a constante específica do gás para R-22 a partir da massa molar. Massa molar aproximada do R-22:
. - Constante universal dos gases:
. - Constante específica do R-22:
- Converter temperatura para Kelvin:
. - Converter pressão para Pa:
. - Usar a equação dos gases ideais como estimativa para o volume específico:
- Substituindo:
Explicação rápida: essa fórmula vem de
(equação de estado dos gases ideais). Aqui
é o volume específico (
),
é a constante específica (
),
em kelvin e
em pascal.
Passo 6
Interpretação da estimativa e precisão:
- A estimativa
é apenas isso — uma aproximação pelo gás ideal. Para refrigerantes próximos da região de saturação a correlação ideal pode ter erro apreciável. - Para determinar a fase com confiança é preciso comparar
com na tabela de saturação do R-22. Sem essa tabela não é possível afirmar com precisão se o ponto está levemente superaquecido, exatamente saturado ou levemente sub-resfriado. - Dica prática para a prova: leve uma tabela de propriedades ou um gráfico p–T do R-22. Na maioria dos casos reais para R-22 e condições moderadas, se
e costuma ocorrer que esteja ligeiramente acima da temperatura de saturação correspondente a essa pressão (isto é, o fluido tende a estar em estado de vapor superaquecido), porém esta afirmação deve ser confirmada na tabela.
Resposta
Não é possível determinar com precisão a fase e o valor exato do volume específico sem consultar as tabelas de saturação / superaquecido do R-22.
Estimativa (aproximação por gás ideal): fase provável: vapor superaquecido; volume específico aproximado: .
Estimativa (aproximação por gás ideal): fase provável: vapor superaquecido; volume específico aproximado: