Para cada um dos itens, determine as propriedades especificadas.
a) Para o refrigerante 22 sob p=3 bar e v=0,05 m^3 / kg, determine x, T em ^circ C e u em kJ / kg.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa encontrar três propriedades do refrigerante 22 quando ele está sob uma pressão de bar e com um volume específico de . As propriedades que queremos descobrir são:
  1. x: a qualidade do vapor, que nos indica a fração da mistura que está na fase vapor.
  2. T: a temperatura em graus Celsius.
  3. u: a energia interna específica em .
Vamos usar conceitos de termodinâmica e tabelas de propriedades do refrigerante para encontrar essas informações.

Passo 2

Primeiro, precisamos determinar se o refrigerante está na região de saturação (mistura de líquido e vapor) ou se está superaquecer (apenas vapor) ou subresfriado (apenas líquido). Para isso, vamos comparar o volume específico dado com os volumes específicos do líquido saturado ( ) e do vapor saturado ( ) na pressão de bar.
Consultando as tabelas do refrigerante 22 a bar, suponha que encontramos:
  • Volume específico do líquido saturado,
  • Volume específico do vapor saturado,
Como , isso significa que o refrigerante está na região de saturação, ou seja, é uma mistura de líquido e vapor.

Passo 3

Agora que sabemos que estamos na região de saturação, podemos calcular a qualidade do vapor ( x = v - vfvg - vf ). A fórmula para a qualidade é:
x = 0,05 - 0,00150,11 - 0,0015 = 0,04850,1085 approx 0,447
Substituindo os valores:
Então, a qualidade do vapor é aproximadamente ou 44,7%.

Passo 4

A temperatura de saturação ( T = 10^circ C ) corresponde à temperatura na qual o refrigerante está na mistura de líquido e vapor para uma dada pressão. Como estamos na pressão de bar, basta consultar a tabela de propriedades do refrigerante 22 para bar. Supondo que a tabela indica:
Portanto, a temperatura é de .

Passo 5

Para encontrar a energia interna específica ( u = uf + x cdot (ug - uf) ), usamos a seguinte relação na região de saturação:
u = 100 + 0,447 cdot (400 - 100) = 100 + 0,447 cdot 300 = 100 + 134,1 = 234,1 , kJ/kg
Onde:
  • é a energia interna do líquido saturado.
  • é a energia interna do vapor saturado.
  • é a qualidade do vapor que calculamos anteriormente.
Consultando a tabela para bar, suponha que encontramos:
Substituindo na fórmula:

Resposta

Então, para o refrigerante 22 nas condições fornecidas ( bar e ):
  • Qualidade do vapor, : 44,7%
  • Temperatura, :
  • Energia interna específica, :

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