Uma massa de 300 kg de líquido saturado de água é completamente vaporizada à pressão constante de 100 kPa . Determine a variação de volume.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz o seguinte: a gente tem 300 kg de água que está como líquido saturado (ou seja, na beira de virar vapor) e a gente esquenta tudo mantendo a pressão em 100 kPa, até virar vapor 100%—logo, de líquido saturado para vapor saturado. O que pedem é a variação de volume desse processo.
Conteúdo: Termodinâmica básica de vapor d’água, uso de tabela de água saturada e conceito de volume específico. Vamos precisar:
  • Tabela de água saturada a 100 kPa
  • Definição de volume específico v
  • Fórmula De

Passo 2

Primeiro, o que é “volume específico” v? É só o volume total V dividido pela massa m, ou seja
v = Vml[m^3/kgr]
Como a pressão fica fixa em 100 kPa, o estado inicial é “líquido saturado” e o estado final é “vapor saturado” nessa mesma pressão. A tabela de vapor nos dá, para 100 kPa, o volume específico do líquido saturado vf e do vapor saturado vg.

Passo 3

Vamos pegar na tabela de vapor d’água saturado (100 kPa):
  • vf = 0,001043 m^3/kg (volume específico do líquido saturado)
  • vg = 1,694 m^3/kg (volume específico do vapor saturado)

Passo 4

Calcular a diferença de volume específico entre vapor e líquido:
De

Passo 5

Finalmente, para achar a variação total de volume De, multiplica-se essa diferença pela massa total:
De

Resposta

A variação de volume ao vaporizar 300 kg de líquido saturado a 100 kPa é, aproximadamente,
boxedDe

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