Determine o volume total em m³ ocupado por 2 kg de H2O na pressão de 30 bar e: a) Na temperatura de 540 ºC; (0,2454 m³). b) Com qualidade de 80%;...

Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de estado do vapor saturado de água, que é dada por: v = vf + x * (vg - vf) Onde: - v é o volume específico do vapor saturado de água (em m³/kg); - vf é o volume específico do líquido saturado de água (em m³/kg); - vg é o volume específico do vapor saturado de água (em m³/kg); - x é a qualidade do vapor (adimensional). Podemos obter os valores de vf e vg a partir das tabelas de vapor saturado de água. Para a pressão de 30 bar, temos: - vf = 0,001043 m³/kg - vg = 0,1143 m³/kg a) Na temperatura de 540 ºC: Podemos utilizar a tabela de vapor saturado de água para obter o valor da qualidade do vapor a essa temperatura. Temos: - Temperatura de saturação a 30 bar: 274,88 ºC - Entalpia específica do líquido saturado a 274,88 ºC: 1.047,5 kJ/kg - Entalpia específica do vapor saturado a 274,88 ºC: 3.324,5 kJ/kg - Entalpia específica do vapor saturado a 540 ºC: 3.324,5 + x * (3.324,5 - 1.047,5) = 9.396,5 kJ/kg - Qualidade do vapor a 540 ºC: x = (9.396,5 - 1.047,5) / (3.324,5 - 1.047,5) = 0,9999 Substituindo os valores na equação de estado, temos: v = 0,001043 + 0,9999 * (0,1143 - 0,001043) = 0,2454 m³/kg Portanto, o volume total ocupado por 2 kg de H2O é: V = 2 kg * 0,2454 m³/kg = 0,4908 m³ b) Com qualidade de 80%: Substituindo o valor da qualidade na equação de estado, temos: v = 0,001043 + 0,8 * (0,1143 - 0,001043) = 0,1072 m³/kg O volume total ocupado por 2 kg de H2O é: V = 2 kg * 0,1072 m³/kg = 0,2144 m³ c) Na temperatura de 200 ºC: Podemos utilizar a tabela de vapor saturado de água para obter o valor da pressão de saturação a essa temperatura. Temos: - Pressão de saturação a 200 ºC: 1,634 bar Podemos utilizar a equação de estado para obter o volume específico do vapor saturado de água a essa pressão. Temos: - vf = 0,001043 m³/kg - vg = 0,8829 m³/kg - x = 1 (vapor saturado) - v = 0,8829 m³/kg O volume total ocupado por 2 kg de H2O é: V = 2 kg * 0,8829 m³/kg = 1,7658 m³ Obs: para representar os estados no diagrama temperatura-volume específico, é necessário traçar as curvas de saturação (líquido saturado e vapor saturado) e a curva de qualidade (que liga os pontos de mesma qualidade).