O ponto crítico da água ocorre a 22,1 MPa e 374^circ C.
(a) O que acontece com a distinção entre líquido e vapor quando a água atinge esse ponto?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre o ponto crítico da água, que ocorre a 22,1 MPa e 374°C. O assunto envolve termodinâmica, especificamente os estados da matéria. Para resolver, vamos precisar entender o que é o ponto crítico e como ele afeta a diferença entre líquido e vapor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o ponto crítico. Na termodinâmica, o ponto crítico é a condição (temperatura e pressão) além da qual as fases líquida e vapor de uma substância se tornam indistinguíveis. Isso significa que não há uma separação clara entre o líquido e o vapor; eles se misturam em uma única fase chamada fluido supercrítico.

Passo 3

Vamos considerar o comportamento da água próximo ao ponto crítico. À medida que a água é aquecida e comprimida, a densidade do líquido aumenta, enquanto a densidade do vapor diminui. Chegando ao ponto crítico, essas densidades se igualam. Não há mais uma fronteira distinta entre o líquido e o vapor.

Passo 4

Matematicamente, podemos representar o ponto crítico usando a equação de estado que descreve a relação entre pressão, volume e temperatura. No ponto crítico, as derivadas da pressão em relação ao volume (a temperatura constante) são iguais a zero:
( partial Ppartial V )T = 0 e ( partial^2 Ppartial V^2 )T = 0
Isso indica que a curva de coexistência líquido-vapor tem um ponto de inflexão no ponto crítico.

Passo 5

Praticamente, isso significa que acima do ponto crítico, não podemos mais distinguir entre as fases líquida e vapor. O fluido supercrítico possui propriedades intermediárias entre líquido e gás, sendo capaz de se difundir como um gás e dissolver como um líquido.

Resposta

Quando a água atinge o ponto crítico de 22,1 MPa e 374 °C, a distinção entre as fases líquida e vapor desaparece, formando uma única fase chamada fluido supercrítico onde não há diferença clara entre líquido e vapor.

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