Determine o volume final de uma mistura de água e vapor se 3 kg de água forem aquecidos a pressão constante até que o título alcance 60\%. A pressão é de:
25 kPa ;

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que temos 3 kg de água puro, a pressão constante de 25 kPa, e a gente vai aquecer até que a mistura fique com título (qualidade) de 60 %. O assunto aqui é termodinâmica de misturas bifásicas (água + vapor) e pra resolver a gente vai usar:
  1. Definição de título (qualidade) ,
  2. Consulta às tabelas de vapor saturado para achar os volumes específicos do líquido saturado ( ) e do vapor saturado ( ) a 25 kPa,
  3. Fórmula do volume específico de mistura ,
  4. Multiplicação pelo total de massa pra achar o volume final.

Passo 2

Primeiro, o que é título (qualidade) x = mvapormtotal(sem unidade, aqui 0,60) ?
É a fração em massa que está no estado de vapor:
Ou seja, 60 % da massa virou vapor, 40 % continua líquido.

Passo 3

Da tabela de vapor saturado a 25 kPa (0,25 bar) a gente lê:
  • Volume específico do líquido saturado: .
  • Volume específico do vapor saturado: .
Isso é a lei de misturas: cada quilograma que está líquido ocupa e cada quilograma que virou vapor ocupa .

Passo 4

Agora calculamos o volume específico da mistura v ;=; vf + x,(vg - vf) usando:
v = 0,00102 + 0,60l(7,5306 - 0,00102r) = 0,00102 + 0,60 times 7,52958 = 0,00102 + 4,51775 = 4,51877;m^3/kg
Substituindo os valores:

Passo 5

Por fim, o volume total V = m ;v = 3,0;kg;times;4,51877;m^3/kg = 13,55631;m^3 é só massa vezes volume específico:

Resposta

O volume final da mistura, a 25 kPa e qualidade de 60 %, é aproximadamente
boxed13,56;m^3

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