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 ;
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:
- Definição de título (qualidade)
, - Consulta às tabelas de vapor saturado para achar os volumes específicos do líquido saturado (
) e do vapor saturado ( ) a 25 kPa, - Fórmula do volume específico de mistura
, - Multiplicação pelo total de massa pra achar o volume final.
Passo 2
Primeiro, o que é título (qualidade)
?
É a fração em massa que está no estado de vapor:
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
usando:
Substituindo os valores:
Passo 5
Por fim, o volume total
é só massa vezes volume específico:
Resposta
O volume final da mistura, a 25 kPa e qualidade de 60 %, é aproximadamente