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:
270 kPa .

Passo 1

Beleza, o exercício pede o volume final de uma mistura água-vapor, começando com 3 kg de água líquida, aquecida a pressão constante de 270 kPa até o título (qualidade) ficar 60 %.
Conteúdo: propriedades de mistura saturada (tabela de vapor d’água) e fórmula do volume específico médio. Vamos precisar dos volumes específicos de líquido saturado ( vf) e vapor saturado ( vg) a 270 kPa e usar qualidade x=0,6.

Passo 2

Teoria rápida: numa mistura saturada, parte da massa tá em líquido e parte em vapor. A qualidade x é a fração de massa em vapor. O volume específico médio v da mistura é
v ;=; vf + x,(vg - vf),
Depois o volume total é V = m,v.

Passo 3

Vamos buscar na tabela de vapor d’água a 270 kPa (0,27 MPa):
  • vf approx 0,00101 m^3/kg
  • vg approx 0,690 m^3/kg
Esses valores vêm da tabela de propriedades saturadas.

Passo 4

Aplicando a fórmula da mistura:
v = vf + x,(vg - vf) = 0,00101 + 0,6,(0,690 - 0,00101) = 0,00101 + 0,6 times 0,68899 approx 0,4143 m^3/kg,

Passo 5

Agora multiplica pela massa total de 3 kg para achar o volume final:
V = m,v = 3 kg times 0,4143 m^3/kg approx 1,243 m^3,

Resposta

O volume final da mistura é aproximadamente 1,243 m^3,.

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