Um reservatório com capacidade de 0,1 \mathrm{~m}^{3} contém 10 kg de amônia a uma temperatura de 28^{\circ} \mathrm{C}. Determine:
a) A pressão, em kPa .
b) O título, se houver.
c) A entalpia, em \mathrm{kJ} / \mathrm{kg}.
d) O volume ocupado pela fase vapor, \mathrm{em}^{3}.

Passo 1

Temos um reservatório rígido com massa de amônia m=10\,\mathrm{kg}, volume total V=0,1\,\mathrm{m^3} e temperatura T=28^\circ\mathrm{C}. Pede‐se:
a) a pressão interna;
b) o título (qualidade) x;
c) a entalpia específica h;
d) o volume ocupado pela fase vapor.
O conteúdo envolvido é análise de mistura saturada de amônia, usando propriedades saturadas extraídas de tabela a T=28^\circ\mathrm{C}: pressão de saturação P_{\mathrm{sat}}, volumes específicos de líquido saturado v_f e vapor saturado v_g, e entalpias h_f e h_g.

Passo 2

Calcular o volume específico médio da mistura:
v \;=\;\frac{V}{m}
v \;=\;\frac{0,1}{10} \;=\;0,01\;\mathrm{m^3/kg}

Passo 3

Comparar v com os valores saturados a T=28^\circ\mathrm{C}. Interpolando na tabela de amônia:
v_f = 0,001045\;\mathrm{m^3/kg}, \quad v_g = 0,09016\;\mathrm{m^3/kg}.
Como
v_f < v < v_g,
o fluido está em mistura líquido–vapor saturada.

Passo 4

A pressão no reservatório é a pressão de saturação a 28^\circ\mathrm{C}. Da tabela:
P_{\mathrm{sat}} = 876{,}6\;\mathrm{kPa}.

Passo 5

Calcular o título x pela relação
x \;=\;\frac{v - v_f}{\,v_g - v_f\,}.
Substituindo os valores:
x = \frac{0,01 - 0,001045}{0,09016 - 0,001045} = \frac{0,008955}{0,089115} \approx 0{,}1005.

Passo 6

Determinar a entalpia específica da mistura:
h = (1 - x)\,h_f + x\,h_g.
Da tabela, por interpolação em 28^\circ\mathrm{C}:
h_f = 142{,}15\;\mathrm{kJ/kg}, \quad h_g = 1455{,}0\;\mathrm{kJ/kg}.
Logo
h = (1 - 0{,}1005)\,142{,}15 + 0{,}1005\,1455{,}0 \approx 273{,}9\;\mathrm{kJ/kg}.

Passo 7

Volume ocupado pela fase vapor:
a massa de vapor é m_v = x\,m. Então
m_v = 0{,}1005\times 10 = 1{,}005\;\mathrm{kg},
e o volume de vapor é
V_v = m_v\,v_g = 1{,}005 \times 0,09016 \approx 0{,}0906\;\mathrm{m^3}.

Resposta

a) P = 876{,}6\;\mathrm{kPa}.
b) x \approx 0{,}1005 (10,05 %).
c) h \approx 273{,}9\;\mathrm{kJ/kg}.
d) V_{\text{vapor}} \approx 0{,}0906\;\mathrm{m^3}.

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