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 volumétrica?

Passo 1

Beleza! A gente tem uma panela de pressão de 3 L (0,003 m³) a 3 bar, com 1 % de água líquida e 99 % de vapor em base volumétrica. O assunto aqui é Termodinâmica de misturas faseadas: usamos tabelas de vapor saturado (à pressão dada) para achar os volumes específicos do líquido ( ) e do vapor ( ). Aí a gente calcula massa líquida e massa de vapor a partir do volume que cada fase ocupa.

Passo 2

  1. Converter o volume total:
Vtot = 3 L = 0,003 m^3
  1. Calcular o volume de cada fase (base volumétrica):
Vf = 0,01,Vtot = 0,01 times 0,003 = 3,0times10^-5 m^3,
Vg = 0,99,Vtot = 0,99 times 0,003 = 2,97times10^-3 m^3

Passo 3

Consultar tabelas de vapor saturado a 3 bar (absoluto):
- volume específico do líquido saturado:
- volume específico do vapor saturado:
Explicação rápida: o volume específico é o volume que 1 kg da substância ocupa. Logo, pra achar a massa, dividimos o volume que a fase ocupa por esse valor.

Passo 4

Calcular as massas:
mf = Vfvf = 3,0times10^-50,001061 approx 0,0283 kg,
mg = Vgvg = 2,97times10^-30,6058 approx 0,00490 kg

Resposta

m_f ≈ 0,0283 kg (líquido)
m_g ≈ 0,00490 kg (vapor)

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