Utilizando de tabelas termodinâmicas determine as propriedades solicitadas para os estados termodinâmicos definidos (2,0 Pontos):
Fase, entalpia, volume específico e título se houver para água a 20 Mpa e 360 { }^{\circ} \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado pede que, para água nas condições P=20\\ \mathrm{MPa} e T=360\\ ^\circ\mathrm{C}, eu determine:
  • a fase (liquido, vapor saturado, mistura, vapor sobreaquecido, etc.);
  • a entalpia específica h (em \mathrm{kJ/kg});
  • o volume específico v (em \mathrm{m^3/kg});
  • o título (qualidade) x, caso a fase seja mistura (se não houver mistura, indicar que não se aplica).
Informações fornecidas diretamente pelo enunciado:
  • P=20\\ \mathrm{MPa}.
  • T=360\\ ^\circ\mathrm{C}.

Passo 2

Conceito básico que vou usar (explicação didática e passo a passo):
  • Para saber a fase de uma amostra de água dada por P e T comparamos a temperatura dada com a temperatura de saturação àquela pressão: se T<T_{\mathrm{sat}}(P) a água é líquido comprimido (sub-resfriado); se T=T_{\mathrm{sat}}(P) é líquido saturado / vapor saturado (possível mistura); se T>T_{\mathrm{sat}}(P) é vapor sobreaquecido.
  • A temperatura de saturação T_{\mathrm{sat}}(P) e as propriedades saturadas ( h_f,\\ h_g,\\ v_f,\\ v_g, etc.) são obtidas nas tabelas de saturação (tabelas termodinâmicas de água/steam tables).
  • Se o ponto estiver na região de líquido comprimido (sub-resfriado) as propriedades podem ser aproximadas pelaquelas do líquido saturado na mesma temperatura ou podem ser obtidas em tabelas de líquido comprimido; para muitos propósitos práticos, próximo à região de saturação, h e v do líquido comprimido são muito próximos de h_f e v_f e usa-se essa aproximação.

Passo 3

Consultar a tabela de saturação (nota: peguei estes números em uma tabela padrão de vapor d’água / steam tables):
  • A temperatura de saturação para P=20\\ \mathrm{MPa} é \;T_{\mathrm{sat}}(20\\ \mathrm{MPa})=360{,}98\\ ^\circ\mathrm{C}. (valor extraído da tabela de saturação à pressão indicada.)
    Comparação:
  • A temperatura do estado dado é T=360{,}00\\ ^\circ\mathrm{C}.
  • Como T=360{,}00\\ ^\circ\mathrm{C} < T_{\mathrm{sat}}(20\\ \mathrm{MPa})=360{,}98\\ ^\circ\mathrm{C}, concluímos que a água está na fase líquida e, mais precisamente, é um líquido comprimido (sub-resfriado) à pressão 20\\ \mathrm{MPa}.

Passo 4

Agora precisamos das propriedades numéricas. Consultando as tabelas termodinâmicas (peguei os valores nas tabelas saturadas correspondentes):
  • Propriedades saturadas à pressão P=20\\ \mathrm{MPa} (valores obtidos na tabela de saturação à pressão indicada):
    • entalpia do líquido saturado: \;h_f(20\\ \mathrm{MPa}) = 1526{,}7\\ \mathrm{kJ/kg}.
    • volume específico do líquido saturado: \;v_f(20\\ \mathrm{MPa}) = 0{,}003106\\ \mathrm{m^3/kg}.
    • (para referência, a entalpia do vapor saturado e outras entradas também constam na tabela, mas não são necessárias diretamente porque o estado é líquido comprimido).
      Observação didática: como estamos muito próximos da linha de saturação (a pressão e temperatura dadas estão perto do ponto de saturação), é aceitável — e comumente feito em provas — aproximar as propriedades do líquido comprimido pelos valores do líquido saturado à mesma pressão (ou à mesma temperatura). Assim, usaremos
h \approx h_f(20\\ \mathrm{MPa}),\qquad v \approx v_f(20\\ \mathrm{MPa}).

Passo 5

Interpretando o título (qualidade) x:
  • A qualidade x só é definida quando existe mistura líquido–vapor (ou seja, quando o estado está exatamente na curva de saturação ou entre v_f e v_g). Como o estado é líquido comprimido (não há vapor), o título não se aplica.
  • Portanto, indicar que o título é “não aplicável” (ou x não definido) é a resposta correta.

Resposta

Fase: líquido comprimido (sub-resfriado) à pressão 20\\ \mathrm{MPa}.
Entalpia: h \approx 1526{,}7\\ \mathrm{kJ/kg}.
Volume específico: v \approx 0{,}003106\\ \mathrm{m^3/kg}.
Título: não aplicável (não há mistura líquido–vapor).

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