Um cilindro contém água líquida e vapor em equilíbrio a 200 kPa .
© Caso a temperatura seja aumentada sem que a pressão mude, o que acontece com o estado da água dentro do cilindro?
© Caso a temperatura seja aumentada sem que a pressão mude, o que acontece com o estado da água dentro do cilindro?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos diz que temos um cilindro com água líquida e vapor em equilíbrio a uma pressão de 200 kPa. A pergunta é: se aumentarmos a temperatura sem mudar a pressão, o que acontece com o estado da água dentro do cilindro? Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre equilíbrio de fases e propriedades da água em diferentes temperaturas e pressões.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que significa ter água líquida e vapor em equilíbrio. Isso quer dizer que, na temperatura e pressão dadas, parte da água está no estado líquido e parte como vapor, e essas duas fases estão em equilíbrio termodinâmico.
Passo 3
Sabemos que a pressão de 200 kPa está sendo mantida constante. Quando aumentamos a temperatura mantendo a pressão constante, precisamos ver como isso afeta o equilíbrio entre as fases líquida e vapor.
Passo 4
Para entender isso, vamos usar a tabela de propriedades da água (tabelas termodinâmicas), que nos mostram a relação entre pressão, temperatura e as fases da água. Cada pressão tem uma temperatura de saturação correspondente, onde líquido e vapor coexistem em equilíbrio.
Passo 5
A pressão de saturação da água aumenta com a temperatura. Ou seja, para cada aumento de temperatura, a pressão necessária para manter líquido e vapor em equilíbrio também aumenta. No nosso caso, estamos aumentando a temperatura, mas mantendo a pressão fixa em 200 kPa.
Passo 6
Como a pressão está fixa em 200 kPa e a temperatura está aumentando, a temperatura atual ficará acima da temperatura de saturação correspondente a 200 kPa. Isso significa que não será mais possível manter a coexistência das duas fases; a água líquida irá se transformar completamente em vapor.
Resposta
Ao aumentar a temperatura mantendo a pressão constante em 200 kPa, toda a água líquida presente no cilindro se vaporiza, e o sistema fica composto apenas de vapor de água.