Determine o estado da água a:
80^{\circ} \mathrm{C} e 47,39 \mathrm{kPa}

Passo 1

O que o enunciado dá e o que pede:
  • Dado: temperatura \,80^\circ\mathrm{C}\,.
  • Dado: pressão \,47,39\\ \mathrm{kPa}\,.
  • 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 T: \,p_{\text{sat}}(T)\, é a pressão à qual líquido saturado e vapor saturado coexistem à temperatura T.
    • Se a pressão do sistema p for maior que \,p_{\text{sat}}(T)\,: o líquido está comprimido (sub‑resfriado) — não há vapor estável àquela temperatura.
    • Se p < p_{\text{sat}}(T): 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 \,p_{\text{sat}}(T)\,.
    • Se p = p_{\text{sat}}(T): 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 0 e 1.

Passo 3

Como verificar na prática (o que fazer numa prova):
  • Método direto: consultar a tabela de vapor saturado para a temperatura dada \,80^\circ\mathrm{C}\, e ler a pressão de saturação correspondente \,p_{\text{sat}}(80^\circ\mathrm{C}).
  • Alternativa se a tabela der pressão em outra ordem: também é possível consultar a tabela por pressão e ler a temperatura de saturação \,T_{\text{sat}}(p)\, e comparar com 80^\circ\mathrm{C}.

Passo 4

Valor retirado da tabela de vapor saturado:
  • Da tabela de vapor saturado da água, o valor da pressão de saturação à temperatura \,80^\circ\mathrm{C}\, é
p_{\text{sat}}(80^\circ\mathrm{C}) = 47,39\\ \mathrm{kPa}.
(Este valor é padrão em tabelas de propriedades da água/vapor.)

Passo 5

Comparação e conclusão lógica:
  • Dado: p = 47,39\\ \mathrm{kPa}.
  • Tabela: p_{\text{sat}}(80^\circ\mathrm{C}) = 47,39\\ \mathrm{kPa}.
  • Como p = p_{\text{sat}}(80^\circ\mathrm{C}), 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 80^\circ\mathrm{C} 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 T e p 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 p com \,p_{\text{sat}}(T)\, (ou T com T_{\text{sat}}(p)). Igual → saturado (mistura). Maior → líquido comprimido. Menor → vapor superaquecido.

Resposta

Água em equilíbrio saturado — mistura de líquido saturado e vapor saturado (estado saturado).

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