Problema 3.10 Para H2O, determine a propriedade especificada no estado indicado. Localize o estado em um esboço do diagrama T-v.
(a)
p=300 kPa, v=0,5 m 3 / kg
. Determine
T, em^circ C ;
(b)
p=28 MPa, T=200^circ C
. Determine v , em m3/kg;
(c)
p=1 MPa, T=405^circ C
. Determine v , em
m 3 / kg
;
(d)
T=100^circ C, x=60 %
. Determine v , em
m 3 / kg
;

Passo 1

O enunciado pede propriedades termodinâmicas de água em diferentes estados, usando tabelas de água saturada e de vapor superaquecido. Vamos, para cada caso, identificar a fase (sólida, líquida comprimida, saturada, superaquecida ou supercrítica) e, conforme o caso, usar:
– Tabelas de água saturada (quando o estado for mistura saturada ou ponto de saturação).
– Tabelas de vapor superaquecido (quando o estado for superaquecido).
– Interpolação nas tabelas (quando necessário).

Passo 2

Caso (a): p=300 kPa, v=0,5 m^3/kg.
– Na tabela de água saturada a 300 kPa:
;Tsat=133,55,^circC,;vf=0,001093 m^3/kg,;vg=0,6058 m^3/kg
– Como
vf < v < vg,
é mistura saturada. A qualidade x satisfaz
x = v - vfvg - vf
Logo,
x = 0,5 - 0,0010930,6058 - 0,001093approx0,827
A temperatura é a de saturação:
T = 133,55,^circC

Passo 3

Caso (b): p=28 MPa, T=200,^circC.
– Como p>pcr=22,06 MPa, o fluido está em supercrítico. Usa-se tabela de vapor superaquecido em altas pressões (por exemplo 20 e 30 MPa) e interpola em p.
– Valores aproximados:
;v20,MPa,200,^circ C=0,0011783,
;v30,MPa,200,^circ C=0,0010896\ m^3/kg
A interpolação linear em p
v = v20 + 28 - 2030 - 20,(v30 - v20) approx0,0011783 + 0,8,(0,0010896 - 0,0011783) approx0,00111 m^3/kg

Passo 4

Caso (c): p=1 MPa, T=405,^circC.
T > Tsat(1 MPa)=179,9,^circC, é vapor superaquecido.
– Da tabela a 1 MPa:
;v400,^circ C=0,25795,
;v425,^circ C=0,27080\ m^3/kg
Interpolando em T:
v = v400 + 405 - 400425 - 400,(v425 - v400) approx0,25795 + 0,2,(0,27080 - 0,25795) approx0,2605 m^3/kg

Passo 5

Caso (d): T=100,^circC, x=60%.
– Na saturação a 100,^circC:
;vf=0,001043, ;vg=1,672\ m^3/kg
– Mistura:
v = (1 - x),vf + x,vg =0,4cdot0,001043 + 0,6cdot1,672 approx1,0036 m^3/kg

Resposta

(a) T = 133,55,^circC
(b) v = 0,00111 m^3/kg
(c) v = 0,2605 m^3/kg
(d) v = 1,0036 m^3/kg

Exercícios relacionados