Exercício 1.3: Verifique se a água em cada um dos estados abaixo é um líquido comprimido, vapor superaquecido ou uma mistura de líquido e vapor saturados:
Passo 1
O enunciado dá a temperatura e o volume específico da água e pede que eu classifique o estado (líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido). Os dados fornecidos são:
\n
Passo 2
Ideia geral (sem ainda calcular): para uma dada temperatura de saturação existe uma curva com duas propriedades importantes:
= volume específico do líquido saturado (densidade alta, v pequeno) e
= volume específico do vapor saturado (densidade baixa, v grande). A classificação segue:
- Se
, é líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Se
, é mistura de líquido e vapor saturados (tem qualidade entre 0 e 1). - Se
, é vapor superaquecido.
Também é útil a fórmula da qualidade(fração mássica de vapor) quando estamos na faixa de mistura:
Vou usar essa comparação numérica com os valores de
e
na temperatura
.
Passo 3
Obtenho os valores de uma tabela de vapor saturado (tabela de água saturada) para
. Usando a tabela padrão de vapor saturado:
\n
(avaliei esses números a partir da tabela de vapor saturado para .)
(avaliei esses números a partir da tabela de vapor saturado para
Passo 4
Comparemos o volume específico dado com esses valores:
\n
\n
Observação direta:
. Assim
.
Passo 5
Interpretação física e verificação com a fórmula da qualidade: se eu calculasse a qualidade assumindo mistura, obteria
O resultado
é impossível para uma mistura (a qualidade deve estar entre 0 e 1), o que confirma que o estado não é mistura saturada. Como
é maior que
, o estado é vapor com volume específico maior que o vapor saturado — ou seja, vapor superaquecido.
Resposta
Vapor superaquecido