Verificar se o metano CH4, em cada um dos estados seguintes, é um líquido comprimido, um vapor superaquecido ou uma mistura de líquido e vapor saturados. Para cada estado, determinar a pressão, o título, se for o caso, a energia interna específica e a entalpia específica:
T=150 K, v=0,01 m^3 / kg;

Passo 1

O enunciado dá metano com temperatura T=150 K e volume específico v=0,01 m^3/kg. Como a temperatura está abaixo da temperatura crítica de metano ( Tc=190,6 K), o estado pode ser líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido. Vamos comparar v com os volumes específicos de líquido saturado ( vf) e vapor saturado ( vg) à mesma temperatura.

Passo 2

Consultando tabela de saturação do metano a T=150 K, obtemos
Psat = 1,06 MPa, vf = 0,00237 m^3/kg, vg = 0,0631 m^3/kg

Passo 3

Compara-se o volume específico dado com os limites de saturação:
0,00237 = vf < v = 0,01 < vg = 0,0631
Portanto o metano está numa mistura saturada de líquido e vapor.

Passo 4

O título x (fração mássica de vapor) é
x = v - vfvg - vf = 0,01 - 0,002370,0631 - 0,00237 approx 0,126

Passo 5

Na mesma tabela de saturação para T=150 K constam
uf = 37,5 kJ/kg, ug = 1180 kJ/kg,
hf = 38,5 kJ/kg, hg = 1260 kJ/kg
Assim,
u = uf + x,(ug - uf) = 37,5 + 0,126,(1180 - 37,5) approx 181,5 kJ/kg,
h = hf + x,(hg - hf) = 38,5 + 0,126,(1260 - 38,5) approx 192,4 kJ/kg

Resposta

O metano está em mistura saturada líquido–vapor,
P = 1,06 MPa, x approx 0,126, u approx 181,5 kJ/kg, h approx 192,4 kJ/kg

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