Determine o volume específico do vapor de água superaquecido a 15 MPa e
, usando
a equação do gás ideal
a equação do gás ideal
Passo 1
O enunciado pede que eu determine o volume específico do vapor de água superaquecido a
e
usando a equação do gás ideal.
Dados fornecidos (vou listar exatamente o que temos):
Dados fornecidos (vou listar exatamente o que temos):
e a instrução de usar a equação do gás ideal (ou seja, não usar tabelas de vapor reais).
Também vou precisar da constante gasosa específica do vapor d’água, que eu calcularei/adotarei nos passos seguintes.
Também vou precisar da constante gasosa específica do vapor d’água, que eu calcularei/adotarei nos passos seguintes.
Passo 2
Apresento a equação do gás ideal na forma específica (por unidade de massa):
onde:
-
é a pressão absoluta em pascal ( ); -
é o volume específico em (o que queremos encontrar); -
é a constante gasosa específica do vapor d’água em ; -
é a temperatura absoluta em kelvin ( ).
Reorganizando para o volume específico:
Agora explico como obter cada termo nas unidades corretas.
Passo 3
Converto as unidades fornecidas para o SI:
Passo 4
Determino a constante gasosa específica do vapor d’água. A relação é
onde
(constante universal) e
(massa molar da água). Fazendo a conta:
Por praticidade uso
, valor padrão encontrado em termodinâmica.
Passo 5
Agora substituo tudo em
:
Passo 6
Faço as contas passo a passo:
e
Arredondando com três algarismos significativos (coerente com os dados), obtenho
Passo 7
Observação rápida (útil para a prova): a
é uma pressão elevada — a aproximação do gás ideal pode introduzir erro significativo em comparação com dados reais de vapor. Porém, como o enunciado pede explicitamente o uso da equação do gás ideal, o resultado acima é o que se exige. Se você precisasse de maior precisão, usaríamos fatores de compressibilidade ou tabelas/softwares de propriedades do vapor.