(PETROQUÍMICA SUAPE) Uma corrente de ar úmido a 30^circ C e 70 % de umidade relativa é resfriada em um trocador de calor até atingir 20^circ C. Suponha que a pressão atmosférica seja de 101,3 kPa.
Com base nas informações dadas, assinale a alternativa correta:
Dado: Pressão de saturação da água a 30^circ C é de 4,24 kPa e a 20^circ C é de 2,34 kPa. A temperatura de orvalho para as condições iniciais do ar é de 23,93^circ C.
a) A umidade absoluta (ou razão de mistura) do ar após o resfriamento aumenta.
b) A umidade absoluta do ar após o resfriamento permanece constante.
c) Parte do vapor dd) A umidade relativa do ar após o resfriamento diminui.
e) Nenhuma das alternativas está correta.

Passo 1

Então, galera! Vamos resolver essa questão sobre um fluxo de ar úmido que está sendo resfriado. Estamos lidando com conceitos de umidade relativa, temperatura de orvalho e pressão de saturação. Para resolver, vamos precisar entender como a umidade do ar se comporta quando a temperatura muda, além de usar algumas fórmulas básicas de termodinâmica do ar úmido.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa umidade relativa. A umidade relativa é a razão entre a quantidade atual de vapor d’água no ar e a quantidade máxima que o ar poderia reter nessa temperatura, expressa em porcentagem. Ou seja:
Umidade Relativa (%) = ( Pressão Atual do Vapor de ÁguaPressão de Saturação do Vapor de Água na Mesma Temperatura ) times 100 ãÁãçãÁ

Passo 3

No início, temos ar a 30^circC com 70% de umidade relativa. Sabemos que a pressão de saturação da água a 30^circC é 4,24 kPa. Vamos calcular a pressão atual do vapor de água:
Pressão Atual do Vapor = 70100 times 4,24 kPa = 2,968 kPa ã

Passo 4

Agora, o ar é resfriado até 20^circC. A pressão de saturação da água a 20^circC é 2,34 kPa. Durante o resfriamento, a quantidade de vapor de água no ar não muda imediatamente, a menos que o ar se torne saturado e parte do vapor condense.

Passo 5

Vamos verificar se o vapor de água atual excede a capacidade do ar a 20^circC. Comparando as pressões:
  • Pressão atual do vapor: 2,968 kPa
  • Pressão de saturação a 20^circC: 2,34 kPa
Como 2,968 > 2,34, o ar a 20^circC não consegue reter todo o vapor d’água presente inicialmente. Isso significa que parte do vapor vai condensar.

Passo 6

Como ocorre a condensação, a umidade absoluta (quantidade real de vapor d’água) do ar diminui porque parte do vapor virou líquido. No entanto, a umidade relativa aumenta inicialmente porque a capacidade do ar para reter vapor diminuiu, mas depois estabiliza em 100% quando o ar atinge a saturação após a condensação.

Resposta

c) Parte do vapor condiciona-se e a umidade relativa do ar após o resfriamento diminui.

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