Determine o volume específico, energia interna, entalpia e entropia para água com P=2000 kPa e X=0,3 ?

Passo 1

Beleza, olha só o que o exercício pede: “Determinar o volume específico ( v), energia interna ( u), entalpia ( h) e entropia ( s) para água a P = 2000,kPa e qualidade x = 0,3.”
Conteúdo: Termodinâmica – Propriedades de mistura saturada de vapor d’água.
O que precisamos:
  1. Identificar que é uma mistura saturada (por causa do título x).
  2. Consultar as tabelas de saturação a P = 2000,kPa (propriedades no estado líquido saturado e no vapor saturado).
  3. Aplicar a fórmula da qualidade para cada propriedade: psi = psif + x,(psig - psif)
    onde psi pode ser v,u,h ou s.

Passo 2

Primeiro, na tabela de saturação para água a P = 2,0,MPa (2000 kPa), lemos:
vf = 0,001157 m^3/kg, vg = 0,09963 m^3/kg
uf = 908,4 kJ/kg, ug = 2582,9 kJ/kg
hf = 908,1 kJ/kg, hg = 2792,3 kJ/kg
sf = 2,367 kJ/(kgcdot K), sg = 5,127 kJ/(kgcdot K)
Aqui a teoria é simples: em uma mistura saturada, a propriedade psi varia linearmente entre o líquido saturado ( psif) e o vapor saturado ( psig), ponderada pela qualidade x.

Passo 3

Agora aplicamos para cada grandeza:
  1. Volume específico v = vf + x,(vg - vf)
    2. Energia interna
    u = uf + x,(ug - uf)
  2. Entalpia h = hf + x,(hg - hf)
    4. Entropia
    s = sf + x,(sg - sf)
Não tem mistério: é só substituir os valores da tabela e x = 0,3.

Passo 4

Vamos calcular passo a passo:
  1. v = 0,001157 + 0,3,(0,09963 - 0,001157)
    = 0,001157 + 0,3 times 0,098473
    = 0,001157 + 0,029542 = 0,030699 m^3/kg
  2. u = 908,4 + 0,3,(2582,9 - 908,4)
    = 908,4 + 0,3 times 1674,5
    = 908,4 + 502,35 = 1410,75 kJ/kg
  3. h = 908,1 + 0,3,(2792,3 - 908,1)
    = 908,1 + 0,3 times 1884,2
    = 908,1 + 565,26 = 1473,36 kJ/kg
  4. s = 2,367 + 0,3,(5,127 - 2,367)
    = 2,367 + 0,3 times 2,760
    = 2,367 + 0,828 = 3,195 kJ/(kgcdot K)

Resposta

v = 0,03070 m^3/kg
u = 1410,8 kJ/kg
h = 1473,4 kJ/kg
s = 3,195 kJ/(kgcdot K)

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