Determine as propriedades
e
(se aplicável) que faltam e a fase da substância: Nitrogênio a
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente precisa descobrir as propriedades
(energia interna),
(entalpia) e
(qualidade, se for o caso) do nitrogênio nas condições de
e
. Além disso, vamos identificar em que fase o nitrogênio está nessa situação. Para isso, vamos usar as tabelas de propriedades do nitrogênio e entender um pouco sobre fases e propriedades termodinâmicas.
Passo 2
Primeiro, é importante saber os pontos críticos do nitrogênio para entender as fases possíveis. O ponto crítico é a temperatura e pressão acima das quais a distinção entre líquido e vapor desaparece. Para o nitrogênio:
- Temperatura crítica (
): aproximadamente - Pressão crítica (
): aproximadamente
Como nossa temperatura
é maior que
, e a pressão
é menor que
, podemos já ter uma ideia preliminar da fase, mas vamos confirmar.
Passo 3
Agora, vamos verificar onde estão nossas condições de operação (
e
) em relação às curvas de saturação do nitrogênio. As curvas de saturação nos mostram as combinações de temperatura e pressão onde há coexistência de fases líquida e vapor.
Consultando tabelas ou gráficos de saturação do nitrogênio, percebemos que a temperatura de
está acima da temperatura de saturação correspondente à pressão de
. Isso significa que o nitrogênio está na fase gasosa pura.
Passo 4
Como o nitrogênio está na fase gasosa pura, a qualidade
(que indica a fração de vapor em uma mistura líquido-vapor) não se aplica aqui. Portanto, não precisamos calcular
.
Agora, vamos determinar as propriedades
e
na fase gasosa. Para isso, usamos as relações das propriedades específicas para gases. Em muitos casos, essas propriedades podem ser aproximadas usando:
Onde:
-
é a capacidade calorífica a volume constante. -
é a capacidade calorífica a pressão constante. -
é a temperatura em Kelvin.
Assumindo que o nitrogênio se comporta como um gás ideal (o que é uma boa aproximação a
e
):
- Para o nitrogênio,
- E
, onde para o nitrogênio é aproximadamente
Então:
Agora, calculando
e
:
Resposta
O nitrogênio a
e
está na fase gasosa pura. As propriedades são:
A qualidade
não se aplica nessa condição.