Utilizando de tabelas termodinâmicas determine as propriedades solicitadas para os estados termodinâmicos definidos:
Fase, pressão, entalpia, temperatura e título se houver para água a
e
;
Fase, pressão, entalpia, temperatura e título se houver para água a
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Dados do estado: temperatura
e volume específico . - O enunciado pede: fase (qual é a fase da água nesse estado), pressão, entalpia e título (qualidade/ título de vapor, se houver).
Observação: para resolver é necessário consultar tabelas termodinâmicas de água (tabelas de saturação a uma dada temperatura). Abaixo vou usar valores extraídos das tabelas saturadas à(vou indicar explicitamente os números que peguei da tabela).
Passo 2
Conceito e procedimento básico (aula rápida): como determinar a fase usando tabelas.
- Para uma dada temperatura
, a água saturada tem duas propriedades importantes: o volume específico do líquido saturado e do vapor saturado . - Se
então o estado é líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Se
então é líquido saturado (tudo líquido). - Se
então é mistura bifásica (líquido + vapor): define-se a qualidade (título) pela fórmula
- Se
então é vapor superaquecido (ou vapor saturado se igual).
Esta é a lógica que usarei com os valores das tabelas à.
Passo 3
Pegar valores das tabelas saturadas à
(valores extraídos da tabela de saturação; estes números são os que usei para todos os cálculos seguintes):
- Pressão de saturação:
(peguei da tabela) - Volume específico do líquido saturado:
(peguei da tabela) - Volume específico do vapor saturado:
(peguei da tabela) - Entalpia do líquido saturado:
(peguei da tabela) - Entalpia do vapor saturado:
(peguei da tabela)
Observação didática:é a entalpia latente de vaporização .
Passo 4
Determinar a fase comparando o volume específico dado com
e
.
- Temos
e . - O volume específico dado é
.
Como, o ponto está entre e . Logo a água está em mistura bifásica saturada (mistura líquido+vapor) à .
Passo 5
Calcular a pressão do estado.
- Em mistura saturada a
a pressão é a pressão de saturação correspondente à temperatura. Portanto
Passo 6
Calcular a qualidade (título)
. Vou aplicar a fórmula da Passo 2 com os números da tabela mencionados:
Agora calculo numericamente (mostrando os passos):
Assim a qualidade é aproximadamente
(ou seja, cerca de
em massa é vapor).
Passo 7
Calcular a entalpia específica
do estado (método e fórmula): para mistura saturada vale
Substituindo os valores (peguei
e
nas tabelas conforme indicado no Passo 3):
Calculo interno:
Arredondando de forma prática para uso em prova,
Resposta
Fase: mistura saturada (líquido + vapor).
Pressão:
Entalpia:
Temperatura:
Título (qualidade):
Pressão:
Entalpia:
Temperatura:
Título (qualidade):