Um recipiente rígido de
de volume contém 5 kg de água a uma pressão de 2 bar. Determine a temperatura e a qualidade da água (use a tabela de vapor).
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um recipiente rígido de 1 metro cúbico que contém 5 kg de água sob uma pressão de 2 bar. Nosso objetivo aqui é descobrir duas coisas: a temperatura da água e a qualidade dela, que é basicamente a proporção de vapor na mistura. Para resolver isso, a gente vai usar a tabela de vapor, que nos dá informações sobre as propriedades da água em diferentes condições. Vamos precisar calcular o volume específico da água e, com isso, usar a tabela para achar a temperatura e a qualidade.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o volume específico da água. Volume específico é o volume ocupado por unidade de massa, ou seja, quanto espaço cada quilo de água está ocupando no recipiente. A fórmula para isso é:
Onde:
-
é o volume total (1 m³) -
é a massa (5 kg)
Então:
Passo 3
Agora que temos o volume específico (
), vamos usar a tabela de vapor para encontrar a temperatura e a qualidade da água. A tabela de vapor nos dá, para uma determinada pressão, os valores do volume específico da água líquida saturada (
) e da água vapor saturada (
).
A pressão dada é 2 bar. Precisamos verificar na tabela de vapor os valores de
e
para 2 bar.
Passo 4
Supondo que, na tabela de vapor, para 2 bar temos:
Esses valores representam o volume específico da água pura e do vapor puro na condição de saturação de 2 bar.
Passo 5
Com esses valores em mãos, podemos calcular a qualidade (
) da água, que indica a fração de vapor na mistura. A fórmula para isso é:
Queremos encontrar
, então reorganizamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Isso significa que a qualidade é de aproximadamente 22,47%, ou seja, 22,47% da massa é vapor e o restante é líquido.
Passo 6
Agora, para encontrar a temperatura da água, vamos olhar na tabela de vapor o valor correspondente à pressão de 2 bar. A tabela de vapor relaciona pressão e temperatura para a condição de saturação. Supondo que, para 2 bar, a temperatura de saturação seja aproximadamente 120,21°C.
Resposta
A temperatura da água é aproximadamente 120,21 °C e a qualidade da água é de 22,47 %.