QUESTÃO 1 ( 3,0 pontos) - Determinar a entalpia específica [kJ/kg] da água para as seguintes condições (na resolução referenciar de qual tabela foi retirado o valor)
bar e
Passo 1
O enunciado pede a entalpia específica da água (em
) nas condições:
Informações relevantes dadas:
(pressão) e
(volume específico) são os dados conhecidos.
O que precisamos entregar: a entalpia específica correspondente a esse estado.
O que precisamos entregar: a entalpia específica
Passo 2
Determinar que regime a água está (líquido comprimido, líquido saturado, mistura saturada ou vapor superaquecido) comparando o volume específico dado com os volumes específicos saturados à pressão dada. Para isso precisamos dos valores tabelados de água saturada à pressão
bar (esses valores foram retirados da Tabela de Vapor Saturado da água — valores a
bar).
Valores extraídos da tabela de vapor saturado (referência: Tabela de Propriedades Saturadas da Água, linha correspondente a
bar):
Observação: declarei explicitamente que peguei
da tabela de vapor saturado à pressão
bar. Se você usar outra tabela ou edição, os valores tabelados podem ter pequenas diferenças; o procedimento permanece o mesmo.
Passo 3
Comparar o valor dado de
com
e
para identificar o regime:
Comparemos:
Como
o estado é uma mistura saturada (liquido + vapor) à pressão
bar. Portanto existe uma qualidade
(fração mássica de vapor) tal que:
Passo 4
Calcular a qualidade
usando a relação do volume específico em mistura saturada:
Substituindo os valores (todos em unidades consistentes):
Calculemos numericamente o numerador e o denominador:
Agora a razão:
Interpretação: a qualidade é muito pequena (
), ou seja, a mistura contém uma fração de vapor muito pequena (muito próxima do líquido saturado).
Passo 5
Calcular a entalpia específica
da mistura saturada pela combinação linear entre entalpia do líquido saturado
e entalpia do vapor saturado
:
Note que
é a entalpia de vaporização
. Usando os valores da tabela:
Logo
Agora calcule
:
Calcule o termo adicional:
Portanto
Passo 6
Arredondamento e comentário prático para prova: como os dados tabelados têm poucas casas significativas e a qualidade é muito pequena, podemos apresentar
com três algarismos significativos ou uma casa decimal, por exemplo:
Reforço do método (útil na prova): quando
cai entre
e
a pressão fixa, trata-se de mistura saturada; calcula-se
por interpolação linear do volume específico e então obtém-se
por interpolação linear entre
e
. Sempre cite a tabela usada e mostre os valores
que você leu.