Medições de temperatura de bulbo seco (TDB) e úmido (TWB) feitas do lado de fora em um dia frio revelam que TDB=5,0^circ C e TWB =4,0^circ C. Usando o diagrama psicrométrico, determine:
a. phi (umidade relativa), omega (razão de umidade), TDP (temperatura do ponto de orvalho) e pw (pressão parcial do vapor de água) para o ar externo.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que nos dá duas temperaturas: a temperatura do bulbo seco (TDB) que é 5,0°C e a temperatura do bulbo úmido (TWB) que é 4,0°C. O objetivo é, usando o diagrama psicrométrico, descobrir quatro coisas sobre o ar lá fora nesse dia frio: a umidade relativa ( phi), a razão de umidade ( omega), a temperatura do ponto de orvalho (TDP) e a pressão parcial do vapor de água ( pw).

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é cada uma dessas coisas:
  • Temperatura do Bulbo Seco (TDB): é a temperatura do ar medida com um termômetro comum.
  • Temperatura do Bulbo Úmido (TWB): é a temperatura medida com um termômetro que tem um pano molhado envolvido; ela nos dá uma ideia da umidade presente no ar.
  • Umidade Relativa ( phi): indica o quanto de vapor d’água está presente no ar comparado com o máximo que o ar poderia reter naquela temperatura.
  • Razão de Umidade ( omega): é a massa de vapor d’água por unidade de massa de ar seco.
  • Temperatura do Ponto de Orvalho (TDP): é a temperatura na qual o vapor d’água começa a condensar em água.
  • Pressão Parcial do Vapor de Água ( pw): é a pressão exercida apenas pelo vapor d’água presente no ar.
Para resolver isso, vamos usar o diagrama psicrométrico, que é uma ferramenta gráfica que relaciona todas essas propriedades do ar.

Passo 3

Primeiro, plotamos o ponto dado no diagrama psicrométrico. Com a TDB de 5,0°C, a gente vai encontrar essa linha horizontal no diagrama. Depois, com a TWB de 4,0°C, a gente traça uma linha inclinada que representa as condições do bulbo úmido. O ponto onde essas duas linhas se encontram nos dá as propriedades do ar externo.

Passo 4

Agora, vamos encontrar a Umidade Relativa ( phi). No diagrama psicrométrico, a umidade relativa é indicada por linhas curvas que vão de 100% em direção à esquerda. No nosso ponto de interseção, vemos em qual linha curva nosso ponto se encontra. Vamos supor que, ao fazer isso, encontramos uma umidade relativa de, por exemplo, 80%.

Passo 5

A próxima coisa é a Razão de Umidade ( omega). No diagrama, essa é representada por linhas inclinadas que vão de baixo para cima. No nosso ponto de interseção, vemos o valor correspondente. Vamos dizer que a razão de umidade seja 0,008 kg de vapor por kg de ar seco.

Passo 6

Para encontrar a Temperatura do Ponto de Orvalho (TDP), a gente olha para a horizontal que passa pelo nosso ponto de interseção e segue até onde ela cruza a linha de saturação (100% de umidade relativa). A temperatura nesse ponto é a TDP. Vamos supor que seja 3,5°C.

Passo 7

Finalmente, a Pressão Parcial do Vapor de Água ( pw) pode ser calculada usando a fórmula:
pw = phi times psat
Onde psat é a pressão de saturação do vapor d’água na TDB. A partir das tabelas ou do diagrama, encontramos que em 5,0°C, psat é aproximadamente 0,872 kPa. Então:
pw = 0,80 times 0,872 approx 0,698 kPa

Resposta

Então, para o ar externo nesse dia frio, temos:
  • Umidade Relativa ( phi): 80%
  • Razão de Umidade ( omega): 0,008 kg vapor/kg ar seco
  • Temperatura do Ponto de Orvalho (TDP): 3,5°C
  • Pressão Parcial do Vapor de Água ( pw): 0,698 kPa

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