Uma panela de pressão de 3 litros opera a 3 bar. Quais são as massas de líquido e de vapor na panela se na sua condição de operação:
A panela contém 1 % de água no estado líquido e 99 % de vapor em base mássica?

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz: temos uma panela de pressão de 3 L (ou 0,003 m³) operando a 3 bar. Nessa condição ela contém 1 % de água líquida e 99 % de vapor, em base mássica. A matéria é Termodinâmica de vapor (misturas líquida‐vapor). Para resolver, vamos precisar das propriedades de água saturada a 3 bar (especificamente os volumes específicos e ) e da definição de título (qualidade) de vapor, junto com a fórmula do volume específico da mistura.

Passo 2

Primeiro a gente consulta a tabela de vapor saturado a (0,3 MPa) e pega:
(volume específico do líquido saturado) ≈ 0,00103 m³/kg
(volume específico do vapor saturado) ≈ 0,6058 m³/kg

Passo 3

A qualidade x = 0,99 é a fração mássica de vapor, ou seja
vmix = x,vg ;+;(1 - x),vf
O volume específico da mistura é dado por
vmix = 0,99 times 0,6058 ;+; 0,01 times 0,00103 approx 0,5998 + 0,0000103 = 0,59981 m^3!/kg
Substituindo:

Passo 4

Aí é só usar a relação entre volume total e massa total:
mtotal = Vvmix = 0,003 m^30,59981 m^3/kg approx 0,00500 kg
Ou seja, cerca de 5,00 g de água (no total).

Passo 5

Como 1 % disso é líquido e 99 % é vapor em massa, temos:
mlíquido = 0,01 times mtotal = 0,01 times 0,00500 = 5,0times10^-5 kg = 0,05 g í
mvapor = 0,99 times mtotal = 0,99 times 0,00500 = 4,95times10^-3 kg = 4,95 g

Resposta

mₗᵢqᵤᵢdₒ ≈ 0,05 g
mᵥₐₚₒᵣ ≈ 4,95 g

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