Determine o volume específico, energia interna, entalpia e entropia para água com P=2000 kPa e X=1?

Passo 1

Beleza, o enunciado pede pra gente achar quatro propriedades da água: volume específico y = yf + x,(yg - yf) , energia interna , entalpia e entropia , dado que a pressão é kPa e a secura (fração de massa de vapor) é .
O conteúdo aqui é Propriedades Termodinâmicas da água e vapor na região de saturação. Vamos precisar usar:
  1. Tabela de vapor saturado (para achar as propriedades do líquido saturado e do vapor saturado a kPa).
  2. A fórmula de mistura de fases:
onde é a propriedade do sistema, do líquido saturado, do vapor saturado, e a secura.

Passo 2

Primeiro, note que significa 100 % vapor. A pressão de 2000 kPa é a pressão de saturação, então estamos exatamente na linha de vapor saturado. Ou seja, todas as propriedades do sistema valem as do vapor saturado (porque ).

Passo 3

A teoria de mistura de fases diz que, se tivéssemos mistura (liquido+vapor), cada propriedade seria
y = yf + x,(yg - yf),
Mas como aqui y = yf + 1,(yg - yf) = yg , isso simplifica para
Em outras palavras, basta buscar as propriedades do vapor saturado.

Passo 4

Na tabela de vapor saturado (por exemplo, Cengel – Tabela A-4), para MPa (2000 kPa) achamos:
  • Temperatura de saturação:
  • volume específico do vapor:
  • energia interna do vapor:
  • entalpia do vapor:
  • entropia do vapor:

Passo 5

Como v = vg, u = ug, h = hg, s = sg , cada propriedade do sistema vale exatamente a do vapor saturado:

Resposta

v = 0,09963 m³/kg
u = 2599,3 kJ/kg
h = 2834,3 kJ/kg
s = 5,2407 kJ/(kg·K)

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