Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, a 40^circ C e 200 kPa . O calor é transferido para o de água a pressão constante até que todo o líquido seja vaporizado.
Qual é a temperatura final? (Resp: 120,21^circ C )

Passo 1

Então, temos aqui um exercício de Termodinâmica que envolve um dispositivo de êmbolo-cilindro. A gente tem 50 litros de água líquida a 40°C e 200 kPa. A ideia é adicionar calor mantendo a pressão constante até toda a água virar vapor. Precisamos descobrir qual será a temperatura final dessa água depois de toda a vaporização. Para resolver isso, vamos usar conceitos de propriedades da água, como tabela de vapor, e entender como a temperatura muda durante o processo de vaporização.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o estado inicial da água. Sabemos que a pressão é de 200 kPa e a temperatura é de 40°C. Vamos verificar na tabela de propriedades da água se essa condição está na região líquida, saturada ou vapor. Com 200 kPa, a temperatura de saturação da água é cerca de 120,21°C. Como nossa temperatura inicial é 40°C, que é menor que a temperatura de saturação, sabemos que a água está na fase líquida.

Passo 3

Como o processo é a pressão constante de 200 kPa e queremos que toda a água vire vapor, estamos passando por uma transferência de calor que vai aquecer a água até seu ponto de ebulição e continuar até a vaporização completa. Para achar a temperatura final, precisamos saber qual é a temperatura de saturação da água a 200 kPa.

Passo 4

Consultando a tabela de vapor da água, verificamos que a temperatura de saturação a 200 kPa é exatamente o que queremos. Essa tabela nos diz a temperatura na qual a água muda de líquido para vapor sob uma certa pressão. Para 200 kPa, a temperatura de saturação é 120,21°C. Isso significa que, ao adicionar calor até que toda a água seja vaporizada, a temperatura final será essa.

Resposta

A temperatura final é 120,21^circ C.

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