Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 136
Complete as células em branco da tabela a seguir com propriedades da água. Na última coluna, descreva a condição como líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido - ou complete com um “informações insuficientes” – e, se for o caso, forneça o título.
Passo 1
Esse problema tem por objetivo testar o conhecimento do aluno quanto à prática de consultar tabelas termodinâmicas. Para resolver o problema, devemos consultar as Tabelas A-4 e A-5 (líquido-vapor saturados, páginas 914-917), Tabela A-6 (vapor superaquecido, páginas 918-921) e A-7 (líquido comprimido, páginas 922-923).
Para resolver o problema basta entrar com duas condições daquele estado nas tabelas e achar as outras informações.
Passo 2
Para resolver a primeira linha da tabela, vamos na Tabela A-5 e entramos com a condição de pressão em 200 kPa e a energia interna com 2529,1 kJ/kg.
Note que a energia interna para o vapor saturado a essa pressão é exatamente igual a da condição dada pelo problema. Ou seja, estamos na região de vapor saturado, onde:
Passo 3
Para resolver a segunda linha da tabela, vamos na Tabela A-4 e entramos com a condição de temperatura em 125 °C e um título de 0,650. Note que estamos em uma região de equilíbrio líquido-vapor, a uma pressão de saturação de 232,23 kPa.
Por definição, o título (x) é:
Dessa maneira, podemos usar o título para calcular o valor do volume específico ( ) e da energia interna (u) nessa condição de equilíbrio líquido-vapor:
E, pela Tabela A-4:
Logo,
Passo 4
Na terceira linha da nossa tabela, devemos ir à Tabela A-4 para entrar com os valores de temperatura e de energia interna, de respectivamente, 400 °C e 2967,2 kJ/kg.
No entanto, ao fazer isso, notamos que a tabela termina na temperatura de 373,95 °C, e devemos ir então à Tabela A-6 de vapor superaquecido.
Na Tabela A-6, buscamos uma pressão que, relacionada à temperatura de 400 °C, tenha um valor de energia interna próximo àquele que foi fornecido pela questão. Para uma pressão de 0,2 MPa (200 kPa) a 400 °C, temos que a energia interna é exatamente igual a da condição dada pela questão.
Logo, pela tabela:
Passo 5
Para preencher esta linha da tabela do problema, devemos voltar à Tabela A-4.
Entrando com a temperatura de 30 °C, percebemos que a pressão de saturação nessa temperatura é de 4,2469 kPa. No entanto, a pressão fornecida pelo problema é de 1000 kPa, maior que pressão de saturação, indicando que estamos numa condição de líquido comprimido.
No entanto, se formos à Tabela A-6, não encontraremos dados relacionando a pressão de 1000 kPa (1 MPa) com uma temperatura de 30 °C. Portanto, podemos aproximar as propriedades da água para aquelas da água como líquido saturado a 30 °C, a partir da Tabela A-4:
Passo 6
Para preencher a última linha da tabela do problema, devemos ir à Tabela A-4.
Entramos com a pressão de 105 °C, percebemos que a pressão de saturação nessa temperatura é de 120,90 kPa. Como entramos com a pressão de saturação para esta temperatura e não temos mais nenhuma informação, não sabemos se a água está como líquido ou vapor saturados ou mesmo na região de equilíbrio líquido-vapor.
Resposta
Os valores em vermelho indicam as respostas.