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 = 0,0 36   m 3 / k g

b)Água v = 0,2   m 3 / k g x = 0,5

c)Água T = 60 ° C v = 0,001016   m 3 / k g

d)Amônia T = 30 ° C p = 60   k P a

e) R-134a v = 0,005   m 3 / k g x = 0,5

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 = 0,0 36   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 > v V > v L

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 3

b)Situação de estado: substância água, v = 0,2   m 3 / k g e x = 0,5

Para esta letra como temos título já sabemos que nossa fase de estado é uma mistura de vapor e líquido.

Como temos o volume de estado e título, para determinara temperatura e pressão vamos tentar encontrar nas tabelas por meio dos volumes específicos da fase líquida e gasosa(vapor).

v = v L + x ∙ v L V

0,2 = v L + 0,5 ∙ v V - v L

0,2 = v L + 0,5 v V - 0,5 v L

0,2 = 0,5 v V + 0,5 v L

v V + v L = 0,4   m 3 / k g

Temos que encontrar na tabela B . 1.1 qual soma dos volumes resulta aproximadamente com a nossa soma de 0,4   m 3 / k g .

Encontrei que v L + v V = 0,39387 a uma temperatura de 150 ° C e pressão 475,9   k P a .

Tomarei esta medida como mais próxima.

Passo 4

C)Situação de estado: substância água, T = 60   ° C e v = 0,001016   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 = 60   ° C , temos os volumes de estado líquido e vapor, temos:

v L = 0,00 1017   m 3 / k g

v V = 7,671   m 3 / k g

Comparando com o volume de estado:

v < v L < v V

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

Sabendo a fase de estado, podemos olhar na tabela certa, vamos determinar a pressão.

Olhando na tabela B . 1.4 , com a temperatura T = 60 ° C procuramos a pressão que possui o volume mais próximo do nosso volume de estado v = 0,001016 .

Temos v = 0,0010149 a P = 5   M P a , creio que para mim esta suficiente perto.

Passo 5

d)Situação de estado: substância amônia, T = 30 ° C e P = 60   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 . 2 . 1 com a T = 30   ° C , temos que a pressão saturada é:

P s a t = 1167   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 vapor superaquecido o volume específico será determinado na tabela B . 2 . 2 .

Olhando na coluna de T = 30 ° C e por parte da pressão temos o intervalo de 75   k P a e 50   k P a , fazendo uma média simples entre este intervalo, temos:

v ≈ 2,9458 + 1,9591 2 = 2,452   m 3 / k g

Passo 6

e) Situação de estado: substância R-134a, v = 0 , 005   m 3 / k g e x = 0,5

Para esta letra como temos título já sabemos que nossa fase de estado é uma mistura de vapor e líquido.

Como temos o volume de estado e título, para determinara temperatura e pressão vamos tentar encontrar nas tabelas por meio dos volumes específicos da fase líquida e gasosa(vapor).

v = v L + x ∙ v L V

0,005   = v L + 0,5 ∙ v V - v L

0,005   = v L + 0,5 v V - 0,5 v L

0,005   = 0,5 v V + 0,5 v L

v V + v L = 0 , 01   m 3 / k g

Temos que encontrar na tabela B . 5 . 1 qual soma dos volumes resulta aproximadamente com a nossa soma de 0,01   m 3 / k g .

Encontrei que v L + v V = 0 , 009665 a uma temperatura de 70 ° C e pressão 211,69   k P a .

Tomarei esta medida como mais próxima.

Resposta

a) T = 10 ° C ;   P = 680,7   k P a ; v = 0,036   m 3 / k g ; x = i n d e f i n i d o : vapor superaquecido

b)   T = 150 ° C ;   P = 475,9   k P a ; v = 0,2   m 3 / k g ; x = 0,5 : mistura de vapor e líquido

c)   T = 60   ° C   ;   P = 5   M P a ; v = 0,001016   m 3 / k g ; x = i n d e f i n i d o : Líquido compressível

d)   T = 30 ° C     ;   P = 60   k P a ; v = 2,452   m 3 / k g ; x = i n d e f i n i d o : vapor superaquecido

e) T = 70 ° C ; P = 211,69   k P a ; v = 0,005   m 3 / k g ; x = 0,5 : mistura de vapor e líquido

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