Utilizando de tabelas termodinâmicas determine as propriedades solicitadas para os estados termodinâmicos definidos (2,0 Pontos):
Fase, pressão, entalpia, e titulo se houver para Água a
e
;
Fase, pressão, entalpia, e titulo se houver para Água a
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que é pedido.
- Dados do estado: temperatura
e volume específico . - O enunciado pede: fase, pressão, entalpia e título (qualidade) se houver.
- Observação importante (que será usada): para decidir a fase com base em
e utiliza-se a tabela de saturação em para obter e . Se é mistura saturada; se é vapor superaquecido; se é líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Procedimento que seguirei (não vou resolver aqui, apenas explico o que será feito):
- Consultar na tabela de saturação em
os valores de e . - Comparar
com e para identificar a fase. - Se for mistura saturada, determinar pressão de saturação
e o título por interpolação em .
Se for vapor superaquecido, usar a tabela de vapor superaquecido apara achar a pressão correspondente ao volume específico dado (interpolando entre linhas de pressão) e então obter a entalpia por interpolação nas mesmas linhas. - Fornecer os valores numéricos retirados das tabelas (vou indicar explicitamente os números de tabela que usei).
- Consultar na tabela de saturação em
Passo 2
Buscar na tabela de saturação em
os valores relevantes e anotá-los.
- Da tabela de saturação (valores retirados da tabela de saturação para água a
): -
(valor da pressão de saturação nessa temperatura). -
. -
. -
(entalpia do líquido saturado). -
(entalpia do vapor saturado).
-
Observação: os números acima foram lidos diretamente das tabelas de saturação padrão (tabelas termodinâmicas de vapor d’água).
Passo 3
Comparar o volume específico dado com os valores de saturação para identificar a fase.
- Dado:
. - Da tabela:
. - Comparação:
.
Conclusão: como
a água, no estado dado, está em vapor superaquecido (ou seja, vapor a
com pressão menor que a pressão de saturação a essa temperatura).
Passo 4
Determinar a pressão usando a tabela de vapor superaquecido a
.
- Método: nas tabelas de vapor superaquecido as propriedades são tabuladas para linhas de temperatura fixa (aqui
) e várias pressões. Cada linha fornece o volume específico e a entalpia . Para achar a pressão correspondente a faz-se interpolação linear entre duas linhas de pressão que circundam esse . - Valores da tabela de vapor superaquecido a
(linhas retiradas da tabela de superaquecido): - Para
: e . - Para
: e . - Para
: e .
- Para
- Observação: os valores de
e nestas linhas foram lidos da tabela de vapor superaquecido a .
Passo 5
Interpolar a pressão correspondente a
entre as entradas da tabela.
- Escolher as linhas entre as quais
fica: e . O valor alvo está entre esses dois, então interpolamos entre e . - Interpolação linear para a pressão
:
- Calcular o numerador e denominador:
- Arredondando razoavelmente:
.
Passo 6
Interpolar a entalpia correspondente a esse ponto (mesma interpolação em pressão).
- Usar as entalpias das mesmas linhas:
-
. -
.
-
- Interpolação linear em
:
- Substituindo
:
- Arredondando:
.
Observação didática rápida: para vapor superaquecido a uma dada temperatura a entalpia varia pouco com a pressão, por isso a interpolação dá um valor próximo do entalpia do vapor saturado à mesma temperatura (que era
na tabela de saturação).
Passo 7
Determinar o título (qualidade) se for mistura saturada.
- Como já determinamos que o estado é vapor superaquecido (não é mistura), o título
não se aplica. - Regra: título só existe se o estado estiver entre
e à temperatura de saturação. Aqui , portanto sem título.
Resposta
Fase: vapor superaquecido
Pressão: (aproximado, obtido por interpolação nas tabelas de vapor superaquecido a
)
Entalpia: (aproximado, interpolado nas mesmas tabelas)
Título: não se aplica (estado não é mistura; é vapor superaquecido)
Pressão:
Entalpia:
Título: não se aplica (estado não é mistura; é vapor superaquecido)