Determine o volume específico da mistura saturada de água a 200 kPa e título de 10%
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede:
- Dados fornecidos:
- Pressão de saturación:
. - Título (qualidade) da mistura:
(isto é, ).
- Pressão de saturación:
- O que é pedido:
- Determinar o volume específico
da mistura saturada de água nas condições acima (unidade pedida: ).
- Determinar o volume específico
Passo 2
Conceitos e fórmula que vamos usar (explicação didática, devagar e sem pressa):
- Uma mistura saturada de água contém fração líquida e fração vapor. O título (qualidade)
é a massa fracionária do vapor na mistura: é todo líquido saturado; é todo vapor saturado. - O volume específico médio da mistura é a média ponderada dos volumes específicos do líquido saturado
e do vapor saturado . Existem duas formas equivalentes da fórmula; vou apresentar as duas e explicar as variáveis: - Forma 1:
Aqui: -
é o volume específico da mistura (em ). -
é o título (fração mássica de vapor), sem unidade ( ). -
é o volume específico do líquido saturado à pressão dada (em ). -
é o volume específico do vapor saturado à mesma pressão (em ).
-
- Forma 2 (mais prática para cálculo):
Essa forma é a mesma coisa, só reorganizada: partimos do volume do líquido e adicionamos a contribuição extra do vapor proporcional a .
- Forma 1:
Passo 3
Obter os dados de tabela (onde buscar
e
) e indicar explicitamente a origem:
- Para determinar
e é preciso consultar as tabelas de vapor saturado (steam tables) na pressão . - Peguei os valores nas tabelas de vapor saturado para água à pressão
: -
. -
.
(Obs.: esses números são os valores tabelados para água saturada a.)
-
Passo 4
Aplicar a fórmula e fazer as contas passo a passo (sem pular etapas):
- Usando a forma prática:
- Substituindo os valores (note que
): - Calcular a diferença
: - Multiplicar pelo título
: - Somar com
: - Arredondando para um número prático (quatro casas significativas é suficiente para muitas provas):
Passo 5
Interpretação curta e dica de prova (amigável):
- O resultado faz sentido: com apenas
de vapor (em massa), o volume específico da mistura fica muito mais próximo ao do vapor do que ao do líquido, porque o vapor ocupa muito mais volume por kg do que o líquido. - Dica para a prova: sempre verifique se os valores de
e que você pegou são à mesma pressão (ou temperatura) indicada no enunciado; e use a forma — é rápida e menos sujeita a erros de sinais.