Exercício de uso de tabelas termodinâmicas
Determine as propriedades que estão faltando e descreva as fases na seguinte tabela para a água:
(c) P = 1.000 kPa, u = 2.950 kJ/kg

Passo 1

Temos água a uma pressão de P=1{,}000 kPa e energia interna específica u=2{,}950 kJ/kg. O objetivo é completar a tabela com temperatura, volume específico, entalpia e entropia, e identificar a fase usando tabelas termodinâmicas de água (saturada e superaquecida).

Passo 2

Consultamos a tabela de água saturada (a P=1{,}000 kPa):
T_{\mathrm{sat}}=99{,}61^\circ\mathrm{C},\quad u_f=417{,}46\\ \mathrm{kJ/kg},\quad u_g=2\,651{,}5\\ \mathrm{kJ/kg}.
Aqui u_f e u_g são as energias internas na fase líquida saturada e vapor saturado, respectivamente.

Passo 3

Comparamos o valor dado de u=2\,950 kJ/kg com u_f e u_g:
u>u_g\\ (\;2\,950>2\,651{,}5)\,,
logo o estado está na região de vapor superaquecido.

Passo 4

Na tabela de vapor superaquecido à pressão fixa P=1{,}000 kPa (ou 0{,}01 MPa), encontramos em torno de
\begin{aligned} &\text{a }200^\circ\mathrm{C}: &&u_{200}=2\,874{,}3\\ \mathrm{kJ/kg},\\\ &\text{a }250^\circ\mathrm{C}: &&u_{250}=2\,989{,}3\\ \mathrm{kJ/kg}. \end{aligned}
Interpolamos para u=2\,950 kJ/kg:
T \approx 200 + \frac{2\,950-2\,874{,}3}{2\,989{,}3-2\,874{,}3}\times50 \approx232{,}9^\circ\mathrm{C}.
Usando o mesmo coeficiente de interpolação sobre os valores de v, h e s da tabela superaquecida:
v\approx63{,}5\\ \mathrm{m^3/kg},\quad h\approx3\,341\\ \mathrm{kJ/kg},\quad s\approx9{,}56\\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}.

Resposta

P = 1{,}000 kPa
T ≈ 232{,}9^\circ\mathrm{C} v 63{,}5 m^{3}/kg u = 2\,950 kJ/kg h 3\,341 kJ/kg s 9{,}56 kJ/(k g\cdot K)
Fase: vapor superaquecido.

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