Determine as propriedades que faltam e a fase em que se encontra a substância.
a) H2 O s=7,70 kJ / kg, p=25 kPa
b) H2 O u=3400 kJ / kg p=10 MPa
c) R-12 u=3400 kJ / kg, p=200 kPa
d) R 134-A T=-10^circ C x=0,45
e) NH3 T=-20^circ C p=10 MPa

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinar as propriedades que faltam e a fase em que cada substância se encontra. Vamos usar conceitos de termodinâmica, como entalpia ( H), entropia ( s), energia interna ( u), pressão ( p), temperatura ( T) e qualidade ( x). Precisamos saber identificar se a substância está na fase sólida, líquida, vapor ou em mistura de fases.

Passo 2

Vamos começar com o item a):
H2 O s=7,70 kJ / kg, p=25 kPa
Primeiro, temos a entropia específica ( s) e a pressão ( p). Precisamos descobrir a temperatura ( T), a entalpia ( H) e a fase da água.

Passo 3

Para isso, consultamos as tabelas de propriedades da água. A pressão de 25 kPa é baixa, indicando uma condição de vapor ou possível sub-resfriamento. Com s = 7,70 kJ/kg, comparamos com os valores de entropia em diferentes fases.

Passo 4

Na tabela, vemos que para p = 25 kPa:
  • Entropia do líquido saturado ( sf) ≈ 1,307 kJ/kg.K
  • Entropia do vapor saturado ( sg) ≈ 8,148 kJ/kg.K
Nosso s = 7,70 está próximo de sg, indicando que o vapor não está totalmente saturado, ou seja, é vapor superaquecido.

Passo 5

Agora, para encontrar a temperatura correspondente, usamos a tabela de vapor superaquecido para p = 25 kPa. Encontramos que, para s = 7,70 kJ/kgK, a temperatura T está acima da temperatura de saturação (which is aproximadamente 0,098°C para 25 kPa).

Passo 6

Com a temperatura conhecida, podemos usar interpolação na tabela de vapor superaquecido para determinar a entalpia ( H). Supondo que encontramos H approx 2500 kJ/kg.

Passo 7

Então, as propriedades faltantes são:
  • Temperatura ( T) ≈ X°C (valor obtido na tabela)
  • Entalpia ( H) ≈ 2500 kJ/kg
  • Fase: Vapor superaquecido

Passo 8

Agora, vamos para o item b):
H2 O u=3400 kJ / kg p=10 MPa
Aqui, temos a energia interna ( u) e a pressão ( p). Precisamos encontrar temperatura ( T), entalpia ( H) e fase.

Passo 9

Consultando as tabelas de propriedades da água a 10 MPa, vemos que essa pressão é bastante alta, indicando possibilidade de água comprimida ou vapor superaquecido.

Passo 10

Com u = 3400 kJ/kg, comparamos com os valores de energia interna para água nas fases líquida e vapor. A energia interna típica da água líquida está abaixo de 2000 kJ/kg, então 3400 kJ/kg sugere vapor superaquecido.

Passo 11

Usando a tabela de vapor superaquecido a 10 MPa, buscamos onde u = 3400 kJ/kg. Encontramos a temperatura correspondente, digamos T approx 500°C.

Passo 12

Com a temperatura, podemos determinar a entalpia ( H) na tabela de vapor superaquecido, que pode ser aproximadamente H approx 3500 kJ/kg.

Passo 13

Então, as propriedades faltantes são:
  • Temperatura ( T) ≈ 500°C
  • Entalpia ( H) ≈ 3500 kJ/kg
  • Fase: Vapor superaquecido

Passo 14

Vamos para o item c):
R-12 u=3400 kJ / kg, p=200 kPa
Aqui, temos o refrigerante R-12 com energia interna ( u) e pressão ( p). Precisamos encontrar temperatura ( T), entalpia ( H) e fase.

Passo 15

Primeiro, consultamos as tabelas de propriedades do R-12 a 200 kPa. Verificamos se estamos na fase líquida, vapor ou mistura.

Passo 16

Com u = 3400 kJ/kg, comparamos com os valores de energia interna para R-12. Se estiver acima do valor crítico, a substância está em fase supercrítica. Caso contrário, verificamos se está superaquecida ou na mistura.

Passo 17

Supondo que a energia interna do R-12 líquido está menor que 3400 kJ/kg e do vapor é maior, nosso valor indica vapor superaquecido.

Passo 18

Usando a tabela de vapor superaquecido para R-12 a 200 kPa, encontramos a temperatura correspondente, digamos T approx 100°C, e a entalpia H approx 3600 kJ/kg.

Passo 19

Portanto, as propriedades faltantes são:
  • Temperatura ( T) ≈ 100°C
  • Entalpia ( H) ≈ 3600 kJ/kg
  • Fase: Vapor superaquecido

Passo 20

Vamos ao item d):
R134-A T=-10^circ C x=0,45
Aqui, temos o refrigerante R134-A com temperatura ( T) e qualidade ( x). Precisamos encontrar pressão ( p), entalpia ( H) e energia interna ( u).

Passo 21

A qualidade ( x) de 0,45 indica que a substância está em uma mistura de líquido e vapor (fase bifásica). Vamos usar as tabelas de saturação para R134-A a T = -10°C.

Passo 22

Consultando a tabela de saturação para R134-A a -10°C, encontramos a pressão de saturação correspondente, digamos psat = 300 kPa.

Passo 23

Com a qualidade x=0,45, podemos calcular a entalpia ( H) e a energia interna ( u) usando:
H = Hf + x (Hg - Hf)
u = uf + x (ug - uf)
onde Hf, Hg, uf, ug são as propriedades do líquido saturado e vapor saturado.

Passo 24

Supondo que:
  • Hf = 150 kJ/kg
  • Hg = 400 kJ/kg
  • uf = 100 kJ/kg
  • ug = 350 kJ/kg
Então:
H = 150 + 0,45 times (400 - 150) = 150 + 0,45 times 250 = 150 + 112,5 = 262,5 kJ/kg
u = 100 + 0,45 times (350 - 100) = 100 + 0,45 times 250 = 100 + 112,5 = 212,5 kJ/kg

Passo 25

Então, as propriedades faltantes são:
  • Pressão ( p) = 300 kPa
  • Entalpia ( H) = 262,5 kJ/kg
  • Energia interna ( u) = 212,5 kJ/kg
  • Fase: Mistura de líquido e vapor

Passo 26

Finalmente, o item e):
NH3 T=-20^circ C p=10 MPa
Temos amônia ( NH3) com temperatura ( T) e pressão ( p). Precisamos encontrar entalpia ( H), entropia ( s) e fase.

Passo 27

Primeiro, verificamos onde a temperatura e pressão se situam em relação ao ponto crítico da amônia. O ponto crítico da amônia é aproximadamente Tc = 132,4°C e pc = 113,5 MPa. Nosso p = 10 MPa está abaixo do crítico, e T = -20°C está bem abaixo.

Passo 28

Com T = -20°C e p = 10 MPa, consultamos as tabelas de propriedades da amônia. Vemos se está na fase líquida, vapor ou mistura.

Passo 29

A alta pressão e baixa temperatura sugerem que a amônia está na fase líquida comprimida.

Passo 30

Usando a tabela de amônia comprimida a 10 MPa e -20°C, encontramos as propriedades:
  • Entalpia ( H) ≈ 500 \mathrm{~kJ}/\mathrm{kg}
  • Entropia ( s) ≈ 1,5 \mathrm{~kJ}/\mathrm{kg.K}
  • Fase: Líquido comprimido

Passo 31

Portanto, as propriedades faltantes são:
  • Entalpia ( H) ≈ 500 kJ/kg
  • Entropia ( s) ≈ 1,5 kJ/kg.K
  • Fase: Líquido comprimido

Resposta

Para o item e), as propriedades faltantes são a entalpia H approx 500 kJ/kg, a entropia s approx 1,5 kJ/kgK e a fase da amônia ( NH3) é líquido comprimido.

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