Determine o estado da água a:
e
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede:
- Dado: temperatura
. - Dado: pressão
. - Pergunta: determinar o estado da água nessas condições (ou seja: líquido comprimido/sub-resfriado, líquido saturado, vapor saturado, vapor superaquecido, ou mistura líquido‑vapor).
Passo 2
Conceitos essenciais (explicação didática, passo a passo):
- Para água (e para qualquer substância pu-ra), existe uma curva de saturação que relaciona temperatura e pressão de vapor de equilíbrio. Essa relação pode ser consultada em tabelas de vapor saturado (as chamadas “tabelas de água/vapor”) ou em equações empíricas.
- Definições:
- Pressão de saturação à temperatura
: é a pressão à qual líquido saturado e vapor saturado coexistem à temperatura . - Se a pressão do sistema
for maior que : o líquido está comprimido (sub‑resfriado) — não há vapor estável àquela temperatura. - Se
: a condição é favorável ao vapor — se houver água suficiente, o estado será vapor superaquecido; se não houver energia suficiente, pode haver mistura em equilíbrio dependendo das variáveis, mas em geral a comparação é com . - Se
: a água está na linha de saturação — ou seja, líquido saturado e vapor saturado podem coexistir; o sistema está em equilíbrio de duas fases (mistura saturada), podendo ter fração de vapor (qualidade) entre e .
- Pressão de saturação à temperatura
Passo 3
Como verificar na prática (o que fazer numa prova):
- Método direto: consultar a tabela de vapor saturado para a temperatura dada
e ler a pressão de saturação correspondente . - Alternativa se a tabela der pressão em outra ordem: também é possível consultar a tabela por pressão e ler a temperatura de saturação
e comparar com .
Passo 4
Valor retirado da tabela de vapor saturado:
- Da tabela de vapor saturado da água, o valor da pressão de saturação à temperatura
é
(Este valor é padrão em tabelas de propriedades da água/vapor.)
Passo 5
Comparação e conclusão lógica:
- Dado:
. - Tabela:
. - Como
, a água está exatamente na linha de saturação àquela temperatura. Portanto a água encontra‑se em equilíbrio entre líquido saturado e vapor saturado — ou seja, uma mistura saturada líquido‑vapor (pode haver parte líquida e parte vapor).
Passo 6
Interpretações úteis para a prova (o que isso significa e como responder sinteticamente):
- Significado físico: àquelas condições qualquer adição de calor iniciará vaporização do líquido saturado (a temperatura permanece
enquanto ocorrer mudança de fase) até que todo o líquido vire vapor; qualquer remoção de calor condensará vapor saturado em líquido saturado. - O valor da qualidade (fração mássica de vapor) não pode ser determinado só com
e porque esses dois já definem a condição de saturação; para saber quanto de vapor existe é preciso outra informação (por exemplo massa total e energia, ou entalpia). - Regra prática rápida que vale decorar para provas: comparar
com (ou com ). Igual → saturado (mistura). Maior → líquido comprimido. Menor → vapor superaquecido.
Resposta
Água em equilíbrio saturado — mistura de líquido saturado e vapor saturado (estado saturado).