(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:
20^{\circ} \mathrm{C}, título 25 \%

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações:
  • Temperatura: 20^\circ\mathrm{C}.
  • Título (qualidade): 25\% (ou seja, x=0,25).
O que se pede:
  • Determinar o volume específico do R-134a para essas condições.
  • Indicar se o fluido está em líquido comprimido, líquido saturado, mistura, vapor saturado, vapor superaquecido ou condição supercrítica.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o conceito que precisamos usar (explicação didática e sem pular etapas).
  • Título (qualidade) x: é a fração mássica de vapor na mistura líquido–vapor. Se x=0 é todo líquido saturado; se x=1 é todo vapor saturado; se 0<x<1 é mistura saturada.
  • Volume específico v de uma mistura saturada: é a média ponderada dos volumes específicos do líquido saturado v_f e do vapor saturado v_g, ponderada pela qualidade x. A fórmula é
v = (1 - x)\,v_f + x\,v_g.
Aqui:
  • \,v é o volume específico da amostra (em \mathrm{m^3/kg}).
  • x é o título (fração mássica de vapor), adimensional.
  • \,v_f é o volume específico do líquido saturado à temperatura dada (em \mathrm{m^3/kg}).
  • \,v_g é o volume específico do vapor saturado à mesma temperatura (em \mathrm{m^3/kg}).
Essa fórmula vem da conservação de massa e do fato de que o volume total por massa é a soma das frações vezes seus volumes específicos.

Passo 3

Agora precisamos dos valores de \,v_f e \,v_g para R-134a à temperatura de saturação 20^\circ\mathrm{C}.
  • Peguei esses valores na tabela de propriedades saturadas do R-134a (tabela padrão de refrigerante para T=20^\circ\mathrm{C}):
    • \,v_f = 0,00077\\ \mathrm{m^3/kg}.
    • \,v_g = 0,04493\\ \mathrm{m^3/kg}.
(Observação didática: em prova, use a tabela do refrigerante fornecida pelo enunciado ou a tabela padrão; não se inventam esses números.)

Passo 4

Aplicando a fórmula com x=0,25:
v = (1 - x)\,v_f + x\,v_g.
Substituindo os números:
v = (1 - 0,25)\cdot 0,00077 + 0,25\cdot 0,04493.
Calcule passo a passo:
1 - 0,25 = 0,75.
0,75\cdot 0,00077 = 0,0005775.
0,25\cdot 0,04493 = 0,0112325.
Somando:
v = 0,0005775 + 0,0112325 = 0,01181\\ \mathrm{m^3/kg}.

Passo 5

Interpretação do resultado (didática, como usar na prova):
  • Como o título x está entre 0 e 1 ( 0,25), o estado do fluido é uma mistura saturada (liquido + vapor).
  • Portanto a classificação correta é: mistura (saturada) — não é líquido comprimido, nem vapor superaquecido, nem condição supercrítica.
Força aí — esse tipo de exercício sempre segue a mesma receita: pegar v_f e v_g da tabela à temperatura dada e aplicar v=(1-x)v_f+x v_g.

Resposta

\displaystyle v = 0,01181\\ \mathrm{m^3/kg} — mistura saturada (título x=0,25).

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