Amônia a 0,30 \mathrm{MPa} e 25^{\circ} \mathrm{C} encontra-se em qual estado, sabendo que a pressão de saturação \left(\mathrm{p}_{\mathrm{SAT}}\right) a 25^{\circ} \mathrm{C} é 1,003 \mathrm{MPa} ?
◯ Vapor Superaquecido
◯ Vapor Saturado
◯ Mistura de Líquido-Vapor
◯ Líquido Comprimido

Passo 1

O enunciado fornece as seguintes informações (vou listar exatamente os valores dados):
  • Substância: amônia.
  • Temperatura: 25^\circ\mathrm{C}.
  • Pressão do sistema: \,p=0{,}30\\ \mathrm{MPa}.
  • Pressão de saturação à temperatura dada (pega do enunciado): \,p_{\mathrm{SAT}}(25^\circ\mathrm{C})=1{,}003\\ \mathrm{MPa}.
O que o problema pergunta: em qual dos quatro estados a amônia se encontra, escolhendo entre:
  • Vapor Superaquecido
  • Vapor Saturado
  • Mistura de Líquido-Vapor
  • Líquido Comprimido

Passo 2

O que é a pressão de saturação? Vou explicar devagar e com calma:
  • A pressão de saturação \,p_{\mathrm{SAT}}(T) é a pressão na qual, à temperatura T, o líquido puro e seu vapor estão em equilíbrio. Em outras palavras, se num sistema a temperatura for exatamente T e a pressão for exatamente \,p_{\mathrm{SAT}}(T), pode haver coexistência de líquido e vapor (mistura) ou o fluido pode estar exatamente na fronteira saturada (líquido saturado ou vapor saturado).
  • Pelo contrário, se à mesma temperatura a pressão for diferente de \,p_{\mathrm{SAT}}(T), o estado não pode ser uma mistura em equilíbrio de líquido e vapor: terá que estar totalmente líquido (subresfriado/comprimido) ou totalmente vapor (superaquecido), dependendo do sinal da diferença.

Passo 3

Regra prática que sempre uso na prova (decora, é útil):
  • Se \,p = p_{\mathrm{SAT}}(T) então o estado é saturado (pode ser mistura líquido–vapor, ou exatamente líquido saturado ou vapor saturado dependendo de informação extra).
  • Se \,p < p_{\mathrm{SAT}}(T) então, àquela temperatura, a pressão é menor que a pressão necessária para manter equilíbrio com o líquido — não pode haver líquido em equilíbrio → o fluido está na fase de vapor e, como a pressão é menor que a de saturação, é vapor superaquecido.
  • Se \,p > p_{\mathrm{SAT}}(T) então o fluido está na região líquida (líquido comprimido ou sub-resfriado), porque para aquele T a pressão é alta demais para coexistência com vapor.
Vou justificar rapidamente em palavras: imagine um líquido à temperatura T. Ele tende a evaporar até que a pressão do vapor alcance \,p_{\mathrm{SAT}}(T). Se, no sistema, a pressão real for menor que \,p_{\mathrm{SAT}}(T), qualquer gota de líquido tenderia a vaporizar totalmente — o estado está no lado do vapor.

Passo 4

Agora aplicando aos números do enunciado:
  • Temos \,p=0{,}30\\ \mathrm{MPa}.
  • Temos \,p_{\mathrm{SAT}}(25^\circ\mathrm{C})=1{,}003\\ \mathrm{MPa}.
Comparando numericamente:
0{,}30\\ \mathrm{MPa} \;<\; 1{,}003\\ \mathrm{MPa}.
Como \,p < p_{\mathrm{SAT}}(T), pelo critério do passo anterior o fluido não pode estar em mistura nem em líquido comprimido — ele está em fase de vapor e, por estar abaixo da pressão de saturação para aquela temperatura, é vapor superaquecido.

Passo 5

Resumo didático rápido (para decorar e usar em outras questões):
  • \,p < p_{\mathrm{SAT}}(T) → Vapor Superaquecido.
  • \,p = p_{\mathrm{SAT}}(T) → Estado Saturado (pode ser mistura ou ponto saturado).
  • \,p > p_{\mathrm{SAT}}(T) → Líquido Comprimido (sub-resfriado).
Se na prova te derem temperatura e pressão, sempre compare com \,p_{\mathrm{SAT}}(T) (ou com T_{\mathrm{SAT}}(p) se der a pressão e a tabela/diagrama usar temperatura de saturação).

Resposta

Vapor Superaquecido

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