Determinar o número de variáveis independentes que devem ser especificadas para definir um condensador parcial. Sugerir uma combinação apropriada de variáveis.

Passo 1

O enunciado trata de um condensador parcial, ou seja, de um equipamento onde o fluido sai em regime bifásico (parte líquido saturado, parte vapor saturado). Para definir completamente o estado desse escoamento precisamos saber quantas variáveis independentes são necessárias e escolher uma combinação prática delas.

Passo 2

Aplicamos a regra de fases de Gibbs para substância pura:
f = C - P + 2,
onde C é o número de componentes (aqui C=1) e P o número de fases em equilíbrio (aqui líquido e vapor, P=2). Logo,
f = 1 - 2 + 2 = 1.

Passo 3

O grau de liberdade f=1 significa que, numa mistura saturada, só há uma variável intensiva (por exemplo pressão \,P ou temperatura \,T) livre para variar: uma vez fixada \,P, a \,T de saturação está determinada e vice-versa.

Passo 4

Porém, mesmo sabendo P (ou T), falta definir a proporção entre líquido e vapor na saída do condensador. Essa proporção é dada pela fração seca (qualidade) x, que não consta no balanço de fases da regra de Gibbs, mas é necessária para caracterizar o estado bifásico. Assim, somam-se 1 variável de saturação (pressão ou temperatura) +1 variável de composição ( x), totalizando 2 variáveis independentes.

Passo 5

Uma escolha prática de duas variáveis independentes é:
\,P (pressão de saturação)
e
\,x (fração seca, entre 0 e 1).
Com esses dois dados você obtém todas as propriedades termodinâmicas do escoamento bifásico.

Resposta

Duas variáveis independentes. Por exemplo, escolha a pressão de saturação \,P e a fração seca \,x.

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