Determine a temperatura e o título (se aplicável) para a água nos seguintes estados:
a) 0,5 m^3 / kg e 200 kPa
b) 1,0 m^3 / kg e 200 kPa

Passo 1

Beleza! Vamos resolver esse exercício juntos. O enunciado pede para determinar a temperatura e o título (qualidade) da água em dois estados diferentes, sabendo o volume específico e a pressão. Isso envolve conceitos de termodinâmica, mais especificamente sobre as propriedades da água em diferentes fases (líquido, vapor ou mistura dos dois). Vamos precisar entender como usar as tabelas de vapor para encontrar essas informações.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar o item (a):
Dados:
  • Volume específico,
  • Pressão,
Vamos determinar a temperatura e o título dessa água.

Passo 3

Para descobrir a temperatura e o título, precisamos verificar se a água está em estado saturado (mistura de líquido e vapor) ou superaquecido. Para isso, usamos as tabelas de propriedades da água (tabelas de vapor) que relacionam pressão, temperatura, volume específico, entre outros.

Passo 4

Na tabela de saturação da água para , encontramos:
  • Temperatura de saturação,
  • Volume específico do líquido saturado,
  • Volume específico do vapor saturado,

Passo 5

Agora, comparamos o volume específico dado ( ) com e :
  • Se : líquido comprimido
  • Se : mistura de líquido e vapor (saturado)
  • Se : vapor superaquecido
No nosso caso, , então estamos na zona de mistura saturada.

Passo 6

Como está em mistura saturada, podemos calcular o título v = vf + x cdot (vg - vf) usando a fórmula:
x = v - vfvg - vf
Vamos isolar x = 0,5 - 0,0011570,8857 - 0,001157 approx 0,4988430,884543 approx 0,563 :
Substituindo os valores:
Então, o título é aproximadamente 56,3%.

Passo 7

Como a água está em condição saturada, a temperatura é a temperatura de saturação para T = 120,21^circ C , que já encontramos:

Passo 8

Agora, vamos para o item (b):
Dados:
  • Volume específico,
  • Pressão,

Passo 9

Novamente, consultamos a tabela de saturação para :
  • Volume específico do vapor saturado,

Passo 10

Comparamos o volume específico dado ( ) com :
Isso indica que a água está em estado de vapor superaquecido.

Passo 11

Para encontrar a temperatura, precisamos usar as tabelas de vapor superaquecido. Procuramos na tabela para T approx 138^circ C e .
Após interpolação (pois o valor exato pode não estar na tabela), encontramos:

Resposta

a) Para e 200 kPa:
  • Temperatura:
  • Título (qualidade): 56,3%
b) Para e 200 kPa:
  • Temperatura: aproximadamente
  • Título: Não aplicável (estado de vapor superaquecido)

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