Calcule a pressão da água na temperatura de
e densidade de
utilizando:
a) Equação dos gases ideais
b) Fator de compressibilidade sabendo que para as condições dadas
c) Equação do virial truncada no
termo.
a) Equação dos gases ideais
b) Fator de compressibilidade sabendo que para as condições dadas
c) Equação do virial truncada no
Passo 1
O enunciado pede a pressão da água na fase vapor à temperatura de
(ou seja,
) e densidade
. Vamos usar três modelos diferentes: gás ideal, gás real pelo fator de compressibilidade
e equação de virial truncada no segundo termo.
Passo 2
Para o gás ideal, a equação é
onde
é a constante dos gases ideais específica para vapor de água. Como a massa molar da água é
e a constante universal vale
, temos
Passo 3
Substituindo em
:
Passo 4
Usando o fator de compressibilidade
, a correção é
Passo 5
Na equação do virial truncada até o segundo termo em função da densidade, temos
ou seja
onde
é o segundo coeficiente de virial (unidade
).
Passo 6
Para calcular numericamente
seria necessário conhecer o valor de
à temperatura de
. Como o enunciado não fornece esse coeficiente, não há informação suficiente para determinar o valor final de
neste modelo.
Resposta
a)
b)
c) Pela equação de virial truncada:
b)
c) Pela equação de virial truncada:
sendo necessário o valor de
para concluir o cálculo.