Enunciado

Determine a fase e as propriedades que faltam p ,   T ,   v   e   x para os seguintes casos:

a)R-22 T = 10 ° C v = 0,01   m 3 / k g

b)Água T = 350 ° C v = 0,2   m 3 / k g

c)R-12 T = - 5 ° C p = 200   k P a

d)R-134a p = 294   k P a v = 0,05   m 3 / k g

Passo 1

Bem pessoal, para cada letra utilizaremos abordagens diferentes de como determinar a fase do estado dela.

Para as variáveis faltantes será similar, pois, cada substância tem sua tabela, mas pode ficar tranquilo que estarei enunciado sempre qual tabela estaremos utilizando.

Passo 2

a)Situação de estado: substância R-22, T = 10   ° C e v = 0,01   m 3 / k g

Para esta letra iremos determinar a fase de estado por meio da comparação dos volumes específicos.

Olhando na tabela B . 4.1 com a T = 10   ° C , os volumes de estado líquido e vapor, temos:

v L = 0,000800   m 3 / k g

v V = 0,034714   m 3 / k g

Aproveitando que estamos olhando nas tabelas, vamos à tabela B . 4.1 e utilizando a nossa temperatura: P s a t = 680,7   k P a

Comparando com o volume de estado:

v L < v < v V

Como o nosso volume de estado se encontra entre o intervalo sólido e vapor, temos uma mistura de fases líquida e vapor.

Se tivermos mistura temos que calcular o nosso título:

Aplicando a fórmula do volume específico médio:

v = v L + x ∙ v L V

Isolando x :

x = v - v L v V - v L

A diferença entre os volumes específicos de cada fase configura o volume da mistura.

x = 0,01 - 0,000800       0,034714 - 0,000800       = 0,2712

Passo 3

b)Situação de estado: substância água, T = 350   ° C e v = 0,2   m 3 / k g

Para esta letra iremos determinar a fase de estado por meio da comparação dos volumes específicos.

Olhando na tabela B . 1.1 com a T = 350   ° C , os volumes de estado líquido e vapor, temos:

v L = 0,00174   m 3 / k g

v V = 0,008813   m 3 / k g

Aproveitando que estamos olhando na tabela temos que a pressão faltante é P s a t = 16,514   M P a .

Comparando com o volume de estado:

v L < v V < v

Como o nosso volume de estado é maior que o volume específico de vapor, temos que a fase de estado é vapor superaquecido. Portanto, temos uma fase bem definida em que só temos vapor, logo, não há título.

Passo 4

C)Situação de estado: substância R-12, T = - 5   ° C e P = 200   k P a

Para esta letra iremos determinar a fase de estado por meio da comparação de pressão saturada e pressão de estado

Olhando na tabela B . 3.1 com a T = - 5   ° C , temos que a pressão saturada é:

P s a t = 260,96   k P a

Comparando com a pressão de estado:

P < P s a t

Olhando em um diagrama de fases generalizado, como da página 42 figura 3.5, como a nossa pressão de estado não passa da linha de vaporização temos: que a nossa fase de estado é vapor superaquecido.

Portanto, temos uma fase bem definida em que só temos vapor, logo, não há título.

Como temos apenas vapor o volume específico será bem próximo do volume de vapor da tabele B . 3.1 .

v ≈ v V = 0,064963   m 3 / k g

Passo 5

d)Situação de estado: substância R-134ª, p = 294   k P a e v = 0,05   m 3 / k g

Para esta letra iremos determinar a fase de estado por meio da comparação dos volumes específicos.

Olhando na tabela B . 5.1 com a , p = 294   k P a , os volumes de estado líquido e vapor, temos:

v L = 0,000773   m 3 / k g

v V = 0,069193   m 3 / k g

Aproveitando que estamos olhando na tabela, olhando na mesma linha, temos a que a temperatura é T s a t = 0 ° C

Comparando com o volume de estado:

v L < v < v V

Como o nosso volume de estado se encontra entre o intervalo sólido e vapor, temos uma mistura de fases líquida e vapor.

Se tivermos mistura temos que calcular o nosso título:

Aplicando a fórmula do volume específico médio:

v = v L + x ∙ v L V

Isolando x :

x = v - v L v V - v L

A diferença entre os volumes específicos de cada fase configura o volume da mistura.

x = 0,05 - 0,000773       0,069193   - 0,000773       = 0,719

Resposta

a) T = 10 ° C ;   P = 680,7   k P a ; v = 0,01   m 3 / k g ; x = 0,2712 ; mistura de líquido e vapor

b)   T = 350   ° C ;   P = 16,514   M P a ; v = 0,05   m 3 / k g ; x = i n d e f i n i d o vapor superaquecido

c)   T = - 5   ° C ;   P = 260,96   k P a ; v = 0,0 , 064963   m 3 / k g ; x = i n d e f i n i d o ; vapor superaquecido

d)   T = 0   ° C ;   P = 294   k P a ; v = 0,05   m 3 / k g ; x = 0,719 ; mistura de líquido e vapor

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