Determine a fração volumétrica do vapor de água a 200 kPa e título de 10 %.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que está sendo pedido aqui. O exercício quer que a gente determine a fração volumétrica do vapor de água quando a pressão é de 200 kPa e o título é de 10%. Isso está relacionado ao estudo de termodinâmica, especificamente sobre misturas de líquidos e vapores. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é fração volumétrica, o que significa o título da mistura e as propriedades do vapor de água a 200 kPa.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é título (ou qualidade). O título é a fração de massa que está na fase vapor em uma mistura de líquido e vapor. Aqui, o título é de 10%, ou seja, 0,1. Isso significa que 10% da massa da mistura é vapor e 90% é líquido.

Passo 3

Agora, vamos precisar das propriedades específicas do vapor de água a 200 kPa. Especificamente, precisamos do volume específico do líquido saturado ( ) e do vapor saturado ( ) a essa pressão. Esses valores geralmente são encontrados em tabelas de propriedades da água.
Por exemplo, suponha que:
  • (volume específico do líquido)
  • (volume específico do vapor)

Passo 4

Com o título ( v = vf + x times (vg - vf) ) e os volumes específicos, podemos calcular o volume específico da mistura ( v = 0,001157 + 0,1 times (0,1274 - 0,001157) = 0,001157 + 0,1 times 0,126243 = 0,001157 + 0,0126243 = 0,0137813 , m^3/kg ) usando a fórmula:
Substituindo os valores:

Passo 5

A fração volumétrica do vapor ( Volume do vapor = x times vg = 0,1 times 0,1274 = 0,01274 , m^3/kg ) é a fração do volume total que é ocupado pelo vapor. Ela pode ser calculada pela relação entre o volume do vapor e o volume total da mistura.
Primeiro, calculamos o volume do vapor:
alpha = Volume do vaporVolume total = 0,012740,0137813 approx 0,9255 ou 92,55%
Agora, a fração volumétrica:

Resposta

A fração volumétrica do vapor de água a 200 kPa e título de 10% é aproximadamente 92,55%.

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