Verificar se o metano mathrmCH4, 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=450 K, v=0,26194 m^3 / kg.

Passo 1

O enunciado dá metano CH4 em T=450 K e volume específico v=0,26194 m^3/kg. Pede-se classificar o estado (líq. comprimido, vapor superaquecido ou mistura), e, em seguida, calcular a pressão P, o título x (caso haja mistura), a energia interna específica u e a entalpia específica h. Vamos usar dados críticos de metano e, como T está acima de Tc, trataremos como gás ideal superaquecido.

Passo 2

O metano tem temperatura crítica Tcapprox190,6 K. Como
T=450 K > Tc,
não existe linha de saturação nessa temperatura, portanto o fluido está em estado supercrítico e comporta-se como vapor superaquecido (não é mistura nem líquido comprimido).

Passo 3

Adotando a aproximação de gás ideal, o coeficiente de gases R para metano é
R = RuM = 8,314 kJ/(kmolcdot K)16,04 kg/kmol approx0,5184 kJ/(kgcdot K)
A partir de Pv = RT, obtemos
P = R,Tv = 0,5184cdot4500,26194 kPa approx889,9 kPa =0,8899 MPa

Passo 4

Para gás ideal, a energia interna específica e a entalpia específica podem ser obtidas por
u = cv,T, h = cp,T,
onde cp e cv são aproximados como constantes médias. Tomando cpapprox2,20 kJ/(kgcdot K) e cv = cp - Rapprox2,20 - 0,5184 = 1,6816 kJ/(kgcdot K), vem
u = 1,6816cdot450approx756,7 kJ/kg,
h = 2,20cdot450 = 990 kJ/kg

Resposta

P =0,8899 MPa
Estado = vapor superaquecido (supercrítico)
Título x = – (não há mistura)
u approx 757 kJ/kg h = 990 kJ/kg

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