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:
onde
é o número de componentes (aqui
) e
o número de fases em equilíbrio (aqui líquido e vapor,
). Logo,
Passo 3
O grau de liberdade
significa que, numa mistura saturada, só há uma variável intensiva (por exemplo pressão
ou temperatura
) livre para variar: uma vez fixada
, a
de saturação está determinada e vice-versa.
Passo 4
Porém, mesmo sabendo
(ou
), falta definir a proporção entre líquido e vapor na saída do condensador. Essa proporção é dada pela fração seca (qualidade)
, que não consta no balanço de fases da regra de Gibbs, mas é necessária para caracterizar o estado bifásico. Assim, somam-se
variável de saturação (pressão ou temperatura)
variável de composição (
), totalizando
variáveis independentes.
Passo 5
Uma escolha prática de duas variáveis independentes é:
(pressão de saturação)
e
(fração seca, entre
e
).
e
Com esses dois dados você obtém todas as propriedades termodinâmicas do escoamento bifásico.
Resposta
Duas variáveis independentes. Por exemplo, escolha a pressão de saturação
e a fração seca
.