Utilizando de tabelas termodinâmicas determine as propriedades solicitadas para os estados termodinâmicos definidos (2,0 Pontos):
Fase, temperatura, entalpia e título se houver para Água a 4 bar e
Fase, temperatura, entalpia e título se houver para Água a 4 bar e
Passo 1
O enunciado dá claramente as seguintes informações e pede as propriedades indicadas:
-
Dados fornecidos:
- Pressão:
. - Volume específico:
.
- Pressão:
-
O que é pedido:
- Fase (sólido/líquido/vapor/mistura — aqui mais especificamente: saturado, compressible, superaquecido etc.).
- Temperatura do estado.
- Entalpia específica
do estado. - Título (
) se houver mistura líquido–vapor.
Vou usar tabelas termodinâmicas da água (tabelas saturadas e, se necessário, tabelas de vapor superaquecido) para comparar e/ou interpolar os dados.
Passo 2
Primeiro passo prático nas tabelas: usar a tabela saturada à pressão dada para saber as propriedades do líquido saturado e do vapor saturado à
. Peguei estes valores da tabela saturada (valores típicos de tabela):
- Temperatura de saturação:
- Volume específico do líquido saturado:
- Volume específico do vapor saturado:
- Entalpia do líquido saturado:
- Entalpia do vapor saturado:
(Obs.: os números acima foram lidos na tabela saturada à pressão
.)
Passo 3
Determinar a fase comparando
com
e
.
-
Comparações (usei os valores da tabela que peguei no passo anterior):
-
Observação:
e . Para um dado , se é líquido comprimido, se é mistura líquido–vapor (título aplicável), se é vapor superaquecido. -
Conclusão imediata:
Como o estado é superaquecido, o título
não se aplica (seria
se calculado pela fórmula de mistura, o que confirma que não é mistura).
Passo 4
Encontrar a temperatura do vapor superaquecido correspondente a
e
.
Método prático rápido (usado quando se tem tabelas de superaquecido pela temperatura/pressão ou quando se pode aproximar por comportamento quase perfeito do vapor): usar a equação aproximada do gás ideal
onde
é a constante do vapor d’água
,
em
e
em
dá
em
(porque
).
- Converter a pressão:
- Calcular
: - Converter para Celsius:
Comentário didático: esse resultado é uma estimativa razoavelmente boa da temperatura do vapor superaquecido. Em prova idealmente procura-se na tabela de vapor superaquecido à pressão
a linha de
próxima de
e interpolar se necessário. A aproximação por gás ideal é aceitável para estimativas e muitas vezes suficiente quando se quer localizar a faixa na tabela; para valor final de entalpia é preferível ler/interpolar a tabela de superaquecido.
Passo 5
Determinar a entalpia
.
Método 1 (leitura direta/interpolação em tabela de vapor superaquecido):
- Na tabela de vapor superaquecido para
procurar a temperatura mais próxima de e ler . Se a tabela der valores em incrementos (por ex. , ), interpolar linearmente em .
Método 2 (estimativa pelo calor específico do vapor): usar a relação
onde
e
são da tabela saturada (já obtidos) e
do vapor d’água pode ser aproximado por
(valor médio prático nessa faixa). Usando este método (estimativa):
- Diferença de temperatura:
- Aumento de entalpia por super-aquecimento:
- Valor estimado de
:
Comentário: se na prova houver a tabela de vapor superaquecido, o valor de
lido/interpolado será muito próximo desse número (normalmente algo como
). A aproximação acima é didática e suficiente para uma resposta numérica sem tabela detalhada de superaquecido.
Passo 6
Resumo final e observações para a prova (como aplicar rápido em exame):
- Primeiro compare
fornecido com e à pressão dada (puxando esses dois valores na tabela saturada). Isso te diz a fase muito rápido. - Se
vá para tabela de vapor superaquecido (ou estime por para localizar a temperatura na tabela). Depois leia/interpole . - Se
calcule o título e então . - Se
é líquido comprimido; approximar por ou usar tabela de líquido comprimido se disponível.
Resposta
Fase: vapor superaquecido.
Temperatura: (aprox.
).
Entalpia: (aprox.
).
Título: não aplicável (estado superaquecido).
Temperatura:
Entalpia:
Título: não aplicável (estado superaquecido).