- Um vaso de
de volume, contém 2 kg de uma mistura de água líquida e vapor em equilibrio a uma pressão de 600 kPa . Calcular:
a) Volume
massa do líquido.
b) Volume e massa do vapor.
a) Volume
b) Volume e massa do vapor.
Passo 1
O enunciado dá um vaso com volume total
, contendo uma mistura líquida-vapor em equilíbrio, de massa total
, à pressão
. Pede-se:
a) o volume e a massa da porção líquida;
b) o volume e a massa da porção vapor.
a) o volume e a massa da porção líquida;
b) o volume e a massa da porção vapor.
Informações relevantes fornecidas:
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicando cada coisa com calma):
- Especific volume médio da mistura
: é o volume total dividido pela massa total. Ou seja,
Aqui
tem unidade
.
-
Em uma mistura saturada (líquido + vapor em equilíbrio à mesma pressão), existem duas propriedades puras: o volume específico do líquido saturado
e o volume específico do vapor saturado . Esses valores dependem da pressão e devem ser lidos nas tabelas de vapor saturado (steam tables) para . -
A qualidade (fração mássica de vapor)
é a fração da massa total que está no estado vapor. A relação entre , , e é
Essa fórmula significa: o volume específico médio é a média das parcelas ponderadas pelos frações mássicas.
- Uma vez obtido
, as massas são
E os volumes parciales são
Passo 3
Calcular o volume específico médio
:
Isso significa que, em média, cada quilograma da mistura ocupa
.
Passo 4
Buscar nas tabelas de vapor saturado os valores de
e
para
.
(Estou explicitando que esses números vêm das steam tables: são propriedades do vapor saturado à pressão dada.)
(Estou explicitando que esses números vêm das steam tables: são propriedades do vapor saturado à pressão dada.)
Usaremos os valores:
Observação didática rápida:
é muito pequeno porque líquido é praticamente incompressível;
é bem maior porque vapor ocupa muito mais volume por kg.
Passo 5
Calcular a qualidade
usando
. Reorganizamos para:
Substituindo os números:
Interpretação: cerca de
da massa está como vapor.
Passo 6
Calcular as massas de vapor e líquido:
Dica prática para prova: faça
ou subtraia como fizemos; ambas dão o mesmo resultado.
Passo 7
Calcular os volumes das fases usando
e
:
Verificação útil:
, que é exatamente o volume total dado — ótimo sinal de consistência.
Passo 8
Resumo final (e um conselho final de prova): escreva sempre unidades, verifique a soma das parcelas (massas somam a massa total e volumes somam o volume total) e indique de onde obteve
e
(tabelas). Isso evita erros bobos na correção.