Aula 4 - Tabela Termodinâmica

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Aula	
  4	
  –	
  Tabela	
  Termodinâmica	
  
	
  
Luila	
  Saidler	
  
lusaidler@ucl.br 
Princípios	
  de	
  Fenômenos	
  de	
  Transporte	
  
Substância pura é aquela que tem composição química invariável e homogênea, 
independentemente da fase em que se encontre. 
 
 
Comportamento	
  de	
  uma	
  substância	
  pura	
  
Figura 2.5. Gráfico P-∀-T: apresentação das informações de pressão, 
temperatura e volume em três eixos que constituem diagramas 
tridimensionais. 
 
 
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Apesar da grande quantidade de informação que se pode obter de um 
diagrama tridimensional, para a termodinâmica é conveniente trabalhar com 
diagramas bidimensionais: 
 
Comportamento	
  de	
  uma	
  substância	
  pura	
  
Comportamento	
  de	
  uma	
  substância	
  pura	
  quando	
  sob	
  
aquecimento	
  e	
  passando	
  por	
  mudança	
  de	
  fase	
  
-  Exemplo para a água (H2O) passando por processos isobáricos a 101,3 kPa 
 
Estado T (oC) Comentário 
A <100 Antes da vaporização (100% líquido comprimido) 
B 100 Na iminência de iniciar a vaporização (100% líquido saturado) 
C 100 Durante a vaporização (% líquido saturado, % vapor saturado) 
D 100 Logo após a última gota ter se vaporizado (100% vapor saturado) 
E >100 Continuidade do aquecimento (100% vapor superaquecido) 
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Definições	
  
 
-  vapor superaquecido: quando o vapor está a uma temperatura superior à 
temperatura de saturação para uma dada pressão (estado E) 
-  vapor saturado: quando uma substância existe como vapor a temperatura e pressão 
de saturação (estados D, C) 
-  líquido saturado: quando uma substância existe como líquido a temperatura e 
pressão de saturação (estados C, B) 
-  líquido comprimido: quando a temperatura do líquido é menor do que a temperatura 
de saturação para uma dada pressão, ou, quando sua pressão é maior do que a 
pressão de saturação para uma dada temperatura (estado A) 
- Título: deve ser especificado quando a substância está em saturação. É a parcela 
da massa total do sistema que está na fase vapor, calculado e usado como: 
m
mx v= ( ) vl xx υυυ .+−= 1
Tabelas	
  de	
  propriedades	
  termodinâmicas	
  
Principal uso é na caracterização de estados termodinâmicos, fornecendo 
valores faltantes de propriedades de um dado estado termodinâmico. 
 
Há tabelas para muitos fluidos de trabalho, como a água, amônia, dióxido de 
carbono, nitrogênio, metano e gases empregados em equipamentos de 
refrigeração. 
 
Nesse curso, trabalharemos com as tabelas para a água. 
 
Há 5 tipos de tabelas para a água (mas trabalharemos com 4 delas): 
 
-  condição de saturação líquido-vapor, em função da temperatura 
-  condição de saturação líquido-vapor, em função da pressão 
-  condição de vapor superaquecido 
-  condição de líquido comprimido 
-  condição de saturação sólido-vapor (não coberta nesse curso) 
 
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Tabelas	
  de	
  propriedades	
  termodinâmicas	
  
Tabelas	
  de	
  propriedades	
  termodinâmicas	
  
Uma metodologia para o uso das tabelas: 
 
1) Estar de posse dos valores de pelo menos duas propriedades. 
2) Checar se está em saturação. Se sim, determinar a(s) outra(s) propriedade(s). Se 
não, passar ao próximo passo. 
3) Checar se é vapor superaquecido. Se sim, determinar a(s) outra(s) propriedade(s). 
Se não, passar ao próximo passo. 
4) Checar a tabela de líquido comprimido. Determinar a(s) outra(s) propriedade(s). 
 
Caso a temperatura e a pressão sejam conhecidas no passo 1 e a checagem do 
passo 2 indique que a substância não está em saturação, pode-se utilizar o diagrama 
P-T para determinar, mais diretamente, se a condição da substância é de vapor 
superaquecido ou líquido comprimido. 
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  de	
  propriedades	
  termodinâmicas	
  
líquido 
sólido 
vapor 
 
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  termodinâmicas	
  
Obtenção de valores por interpolação: 
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  termodinâmicas	
  
Exercícios 
1.  Obtenha os seguintes dados utilizando as tabelas de propriedades 
termodinâmicas da água: a) volume específico do valor saturado a 20 
oC, 40 oC e 60 oC; b) volume específico do líquido saturado a 90 oC e 
100 oC; c) temperatura de saturação às pressões de 0,1 MPa, 0,3 MPa 
e 2 MPa; d) volume específico do líquido saturado e do vapor saturado 
às pressões de 1,25 MPa e 5,5 MPa. 
2.  Verificar se a água, em cada um dos estados a seguir, está na 
condição de saturação, líquido comprimido ou vapor superaquecido. 
Determinar também os valores faltantes das propriedades P, T, υ. a) 18 
MPa, 0,003 m3.kg-1; b) 1 MPa, 150 oC; c) 0,2 m3.kg-1, 200 oC; d) 200 
kPa, 130 oC; e) 1 m3.kg-1, 70 oC. 
3.  Calcular o volume específico da água nos seguintes estados: a) 4 
MPa, título de 90%; b) 275 oC e 5 MPa. 
4.  Determine a fase e os valores faltantes das propriedades P, T, υ, x da 
água nos seguintes estados: a) 100 kPa, 1,695 m3.kg-1; b) 350 oC, 
0,2m3.kg-1; c) 60 oC, 0,001016 m3.kg-1.