Questao 1 - Explique o conceito de titulo de uma mistura liquido-vapor. Em um gráfico T-v ou p-v, por que ele n3o pode ser maior que 1 ou menor que 0 ? ( 10 pts)
Passo 1
O enunciado pede para explicar o conceito de título de uma mistura líquido-vapor e justificar, a partir de um gráfico
–
ou
–
, por que esse título não pode ser maior que 1 nem menor que 0. O conteúdo envolve termodinâmica de duas fases e o uso de propriedades específicas de líquido saturado e vapor saturado.
Passo 2
Definimos o título (ou qualidade)
como a fração de massa de vapor presente na mistura. Se
é a massa de vapor e
a massa de líquido, então a massa total é
e
Como
varia de zero (mistura só com líquido) a
(mistura só com vapor), temos implicitamente
Passo 3
Alternativamente, em termos de volume específico
, temos
onde
é o volume específico do líquido saturado e
o do vapor saturado. Reescrevendo,
Num gráfico
–
(ou
–
), a região de duas fases é a reta horizontal entre
e
. A coordenada
da mistura fica sempre entre esses dois limites.
Passo 4
No diagrama, quando
(ponto de líquido saturado) temos
; quando
(ponto de vapor saturado) temos
. Se tentássemos
ou
, isso corresponderia a
ou
, o que tiraria a mistura da região de duas fases (seria líquido comprimido ou vapor superaquecido). Como o título mede uma fração de massa de vapor numa mistura bifásica, ele não pode sair do intervalo
.
Resposta
O título
de uma mistura líquido-vapor é a fração de massa de vapor na mistura,
Num diagrama
–
ou
–
, a mistura bifásica ocupa o trecho entre o volume específico do líquido saturado
e o do vapor saturado
, e
Como fração de massa, só faz sentido
: valores fora desse intervalo corresponderiam a estados fora da região de duas fases.