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
de água no estado líquido e
de vapor em base mássica?
A panela contém
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
é a fração mássica de vapor, ou seja
O volume específico da mistura é dado por
Substituindo:
Passo 4
Aí é só usar a relação entre volume total e massa total:
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:
Resposta
mₗᵢqᵤᵢdₒ ≈ 0,05 g
mᵥₐₚₒᵣ ≈ 4,95 g
mᵥₐₚₒᵣ ≈ 4,95 g