Com base nas informações dadas, assinale a alternativa correta:
Dado: Pressão de saturação da água a 30^circ C é de 4,24 kPa e a 20^circ C é de 2,34 kPa. A temperatura de orvalho para as condições iniciais do ar é de 23,93^circ C.
a) A umidade absoluta (ou razão de mistura) do ar após o resfriamento aumenta.
b) A umidade absoluta do ar após o resfriamento permanece constante.
c) Parte do vapor dd) A umidade relativa do ar após o resfriamento diminui.
e) Nenhuma das alternativas está correta.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício envolvendo umidade do ar, que faz parte da matéria de Termodinâmica ou Meteorologia. O problema te dá informações sobre a pressão de saturação da água em duas temperaturas diferentes e a temperatura de orvalho do ar. Nosso objetivo é analisar como a umidade do ar se comporta após um resfriamento e identificar qual das alternativas está correta. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de umidade absoluta, umidade relativa e temperatura de orvalho.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é umidade absoluta ou razão de mistura. Ela representa a quantidade de vapor d’água presente no ar, geralmente medida em gramas de vapor por metro cúbico de ar (g/m³). Já a umidade relativa indica quão próximo o ar está de estar saturado com vapor d’água, expressa em porcentagem (%).
A temperatura de orvalho é a temperatura à qual o ar precisa ser resfriado para que o vapor d’água presente nele comece a condensar, formando orvalho. Ela nos dá uma ideia da quantidade de vapor d’água no ar.

Passo 3

Vamos analisar os dados fornecidos:
  • Pressão de saturação a 30°C: 4,24 kPa
  • Pressão de saturação a 20°C: 2,34 kPa
  • Temperatura de orvalho: 23,93°C
A pressão de saturação é a pressão máxima de vapor d’água que o ar pode conter em uma determinada temperatura antes de ocorrer condensação.

Passo 4

A partir da temperatura de orvalho (23,93°C), podemos encontrar a pressão de saturação correspondente. Como temos a pressão de saturação a 20°C e a 30°C, a 23,93°C está entre esses valores. Porém, para simplificar, vamos considerar que a pressão de saturação a 23,93°C é aproximadamente a média entre 20°C e 30°C:
Psat(23,93°C) approx 4,24, kPa + 2,34, kPa2 = 3,29, kPa

Passo 5

Agora, quando o ar é resfriado, a temperatura de saturação diminui. Se a umidade absoluta permanecer constante durante o resfriamento, a umidade relativa vai aumentar, já que o ar está resistindo à saturação em uma temperatura mais baixa.
Entretanto, se a temperatura de orvalho for atingida durante o resfriamento, parte do vapor d’água vai condensar, reduzindo a umidade absoluta.

Passo 6

No enunciado, a temperatura de orvalho é de 23,93°C. Se o ar for resfriado abaixo dessa temperatura, parte do vapor d’água vai condensar. Isso significa que a umidade absoluta do ar diminuirá, já que parte do vapor está sendo removida do ar. Como a umidade relativa depende da umidade absoluta e da temperatura de saturação, se a umidade absoluta diminui e a temperatura de saturação também cai, a umidade relativa pode se manter constante ou até diminuir, dependendo das condições exatas.

Passo 7

Analisando as alternativas:
a) A umidade absoluta (ou razão de mistura) do ar após o resfriamento aumenta.
  • Não, a umidade absoluta tende a diminuir se houver condensação.
b) A umidade absoluta do ar após o resfriamento permanece constante.
  • Não, se ocorre condensação, ela diminui.
c) Parte do vapor…
  • A alternativa está incompleta, mas provavelmente referindo-se à condensação, o que de fato ocorre.
d) A umidade relativa do ar após o resfriamento diminui.
  • Se a umidade absoluta diminui e a temperatura de saturação diminui, a umidade relativa pode diminuir dependendo da quantidade de condensação.
e) Nenhuma das alternativas está correta.
  • Considerando a análise, uma das alternativas faz sentido.

Resposta

A alternativa correta é:
d) A umidade relativa do ar após o resfriamento diminui.

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