(Valor: 0,25) - Determine o volume específico do R-134a nos seguintes casos e indique se temos líquido comprimido, líquido saturado, mistura, vapor saturado, vapor superaquecido ou condições supercríticas:
Passo 1
O enunciado pede o volume específico do R-134a e a classificação da fase para o estado dado. Os dados fornecidos são:
- Temperatura:
. - Pressão:
.
O que se precisa entregar:
- O valor do volume específico
(em ) para o R-134a nas condições dadas. - Indicar se o estado é: líquido comprimido (subresfriado), líquido saturado, mistura líquido‑vapor, vapor saturado, vapor superaquecido ou condição supercrítica.
Passo 2
Conceito importante (explicação didática): para saber a fase de uma substância pura dada
e
, comparamos a pressão dada com a pressão de saturação àquela temperatura,
.
- Se
então o estado é saturado (pode ser líquido saturado, vapor saturado ou mistura). - Se
o fluido não pode estar em forma líquida saturada àquela temperatura; normalmente teremos vapor (saturado ou superaquecido dependendo da temperatura/pressão). - Se
e a temperatura é menor que a crítica, o fluido está na região de líquido comprimido (subresfriado): a pressão é maior que a de equilíbrio àquela temperatura, então o estado é líquido denso e não saturado.
Portanto, primeiro precisamos do valor depara .
Passo 3
Usando uma tabela de saturação do R-134a (tabela de propriedades saturadas) obtém‑se o valor da pressão de saturação à temperatura
. Dado extraído da tabela de saturação do R-134a:
Compare com a pressão fornecida:
Como a pressão do estado é maior que a pressão de saturação à mesma temperatura, o fluido encontra‑se em condição de líquido comprimido (subresfriado), não em mistura nem em vapor.
Passo 4
Como queremos o volume específico
do líquido comprimido, uma aproximação usual e bastante precisa (para pressões moderadamente maiores que
) é usar o volume específico do líquido saturado à mesma temperatura,
. Essa aproximação funciona porque líquidos são pouco compressíveis: o aumento de pressão altera pouco o volume específico.
Da tabela de saturação do R-134a pegamos o volume específico do líquido saturado a
. Dado extraído da tabela:
Observação didática: se quisesse maior precisão para uma pressão muito alta poderia usar dados de líquido comprimido (tabelas de compressed liquid) ou interpolação usando equações de estado; para provas normalmente vale a aproximação
quando for pedido o valor do líquido comprimido.
Passo 5
Portanto, adotando a aproximação indicada:
E a classificação do estado é: líquido comprimido (subresfriado), porque
.