É razoável assumir que as substâncias a seguir comportam-se como um gás perfeito nos estados mencionados?
Água a
.
Água a
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede:
-
Dados fornecidos:
- Temperatura:
. - Pressão:
.
- Temperatura:
-
Pergunta a responder:
- É razoável assumir que a substância (água) se comporta como gás perfeito nas condições dadas?
Vou usar os dados acima sem pedir nada mais. A resolução começa no próximo passo.
Passo 2
Converter a pressão para unidades mais usuais (SI) e interpretar possibilidades (pressão absoluta ou pressão manométrica).
- Conversão da unidade:
-
. - Logo, se a pressão dada for absoluta,
-
- Caso a pressão indicada seja manométrica (isto é,
acima da atmosférica), a pressão absoluta seria
Observação: muitos enunciados omitem se a pressão é absoluta ou manométrica; aqui eu avalio ambas as interpretações porque não foi especificado — assim fica claro que a conclusão não depende da ambiguidade.
Passo 3
Entender a condição de fase (líquido vs vapor) usando a pressão de saturação à temperatura dada.
-
Conceito rápido: para água à temperatura
existe uma pressão de saturação . - Se
então, àquela , a água só pode estar como vapor seco (ou superaquecido, se for vapor e for menor que ). - Se
então, àquela , a água está na fase líquida (líquido saturado comprimido) — ou seja, não é vapor.
- Se
-
Vou usar a tabela de vapor (steam tables) para obter
em . Peguei este valor na tabela de saturação do vapor d’água:
Passo 4
Comparar
com
nas duas interpretações de pressão.
-
Se a pressão dada for absoluta:Como
, à temperatura a água estaria na fase líquida (líquido comprimido), não vapor. -
Se a pressão dada for manométrica (ou seja,
): então também é líquido (claramente muito acima da pressão de saturação).
Em ambas as interpretações a água está em fase líquida/comprimida à
.
Passo 5
Explicar por que, se a água está líquida, não se pode assumir gás perfeito — e como checar caso fosse vapor.
-
O modelo do gás perfeito (lei dos gases ideais) só é aplicável quando a substância está realmente na fase gasosa (vapor) e quando os efeitos de interação molecular e volume próprio das moléculas são desprezíveis. Para líquidos isso é totalmente falso: as moléculas estão muito próximas e interações são fortes. Portanto NÃO se pode modelar líquido como gás ideal.
-
Regra prática que se usa na prova (como checar rapidamente):
- Verificar a fase comparando
com — já feito. - Se estivesse na fase vapor, verificar se o vapor é “raro” o suficiente: usar fator de compressibilidade
e checar se . Ou usar critérios qualitativos: pressão muito menor que a crítica e temperatura razoavelmente maior que a temperatura de saturação fazem o gás tender ao ideal. - Para a água em particular, por ser muito polar e ter alta
e ( , ), o vapor só se aproxima do ideal quando está bem acima da pressão de saturação e em pressões baixas relativas à crítica. Mas isto é irrelevante aqui, porque a água está líquida.
- Verificar a fase comparando
Passo 6
Resposta final e lembrete motivacional.
- Conclusão: não é razoável assumir comportamento de gás perfeito porque, nas condições dadas (
e , seja interpretada como absoluta ou manométrica), a água encontra‑se na fase líquida/comprimida — e líquidos não obedecem à lei dos gases ideais.
Força aí — essa verificação (converter unidades, consultar
e comparar) é exatamente o que vale na prova: é rápida e segura.
Resposta
Não. A água está na fase líquida (comprimida) em
e
, portanto não é razoável tratá‑la como gás perfeito.