Uma massa de 200 g de água líquida saturada é completamente vaporizada a uma pressão constante de 100 kPa . Determine a variação de volume
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa bem clara:
- Massa da água líquida saturada:
. - A água é completamente vaporizada (passa de saturada líquida para saturada vapor) à pressão constante
. - Pedido: determinar a variação de volume total
do sistema durante essa vaporização.
Informações relevantes (já extraídas do enunciado):
e
e o fato de que o estado inicial é “saturado líquido” e o final é “saturado vapor” à mesma pressão.
Passo 2
Conceito e fórmula básica — o que é específico volume e como relaciona com volume total.
- O volume total
ocupado por uma massa de substância é dado por
onde
é o volume específico (ou seja, volume por unidade de massa). Unidades típicas:
em
,
em
, então
em
.
- Quando a água muda de saturada líquida para saturada vapor à mesma pressão, a variação do volume total é
onde
é o volume específico da fase saturada líquida e
é o volume específico da fase saturada vapor, ambos avaliados à pressão dada.
Explicando tranquilo:
é um valor muito pequeno (líquido quase incompressível),
é bem maior (vapor ocupa muito mais espaço). A variação
é a diferença dos volumes específicos multiplicada pela massa.
Passo 3
Pegar os valores de volume específico das tabelas de vapor saturado (necessário para resolver).
- Os valores de
e dependem da pressão de saturação. Peguei estes valores em uma tabela de vapor saturado para : -
. -
.
-
Observação: estes números são os típicos em tabelas de propriedades do vapor d’água à pressão de
. Eles podem variar ligeiramente conforme a fonte (arredondamentos), mas esses valores são os usados comumente em exercícios.
Passo 4
Converter a massa para unidades compatíveis (kg) e calcular a diferença de volume específico
.
- Converter
:
- Calcular
:
Mostrando devagar: subtrai-se o número pequeno
do número grande
, obtendo
.
Passo 5
Calcular a variação total de volume
usando a fórmula do Passo 2.
Fazendo arredondamento razoável para 3 algarismos significativos (condizente com dados da tabela):
Passo 6
Dar uma interpretação prática e uma conversão útil (muito usada em provas e inspeções rápidas).
- Em litros (já que
):
Então vaporizar
(ou
) de água saturada a
aumenta o volume em cerca de
, ou
. Dá para visualizar: um copo de água vira muito vapor e ocupa bem mais espaço!
Passo 7
Dicas para a prova (curtas e práticas)
- Sempre converta massa para
se as tabelas usam . - Procure na tabela os valores de
e para a pressão dada; lembre que o processo “saturado líquido → saturado vapor” usa exatamente esses dois valores. - Se faltar a tabela no exame, a questão geralmente fornece os valores; se não, não há como terminar o cálculo corretamente sem eles.