Um sistema termodinâmico contém, inicialmente, líquido saturado nas condições P1, widehatV1, T1. Este sistema passa por um processo de aquecimento a pressão constante até que se tenha apenas vapor superaquecido. Mostre, por meio de um diagrama PV^wed>= de substância pura, como se dá este processo.
Atenção para a construção do diagrama que, mesmo sendo um esboço, deve conter os elementos mínimos para identificá-lo, como os eixos com a indicação das variáveis, linhas de equilíbrio necessárias, as linhas iso necessárias (isoterma, isobárica ou outra), além da própria linha indicando a trajetória percorrida pelo processo proposto, com indicação de início e fim das variáveis.

Passo 1

Então, o exercício pede pra gente desenhar num diagrama P- widehat V (pressão versus volume específico) o seguinte processo:
– Estado inicial: líquido saturado em P1,;widehat V1,;T1.
– Processo: aquecimento a pressão constante ( P=P1) até virar vapor superaquecido.
Conteúdo: diagrama de substância pura P- widehat V, curvas de saturação (domo de vapor), isobárica e trajetória do processo. Vamos precisar entender o que é linha de líquido saturado, linha de vapor saturado, ponto crítico e como se representa um processo isobárico nesse diagrama.

Passo 2

Primeiro, monta o esqueleto do P- widehat V:
  1. Eixo vertical: Pressão P.
  2. Eixo horizontal: Volume específico widehat V.
  3. Desenha o “domo de vapor” (curva de saturação):
    • Lado esquerdo do domo = linha de líquido saturado ( widehat V = widehat Vf).
    • Lado direito do domo = linha de vapor saturado ( widehat V = widehat Vg).
    • No topo, o ponto crítico (onde widehat Vf=widehat Vg).
Explanação rápida: dentro do domo há mistura líquido+vapor; fora, à esquerda é sub-resfriado, à direita é superaquecido.

Passo 3

Agora localiza o estado inicial (ponto 1):
– Como é líquido saturado em P1, ele fica exatamente na interseção da isobárica P=P1 com a linha de líquido saturado.
– Ali, o volume específico é widehat V1=widehat Vf(T1).
Marca esse ponto como “1”.

Passo 4

Descreve o processo isobárico:
– Isobárica significa P constante, então no diagrama P- widehat V a trajetória é uma linha horizontal.
– À medida que a gente aquece, o estado se move pra direita dentro do domo (mistura) de widehat Vf até widehat Vg (ponto de vapor saturado).
– Passando do ponto de vapor saturado, a linha continua pra direita na região de vapor superaquecido, até atingir o volume específico final widehat V2 (ponto 2).
Enquanto isso, a temperatura sobe de T1=Tsat(P1) no início até T2>Tsat(P1) no fim.

Passo 5

Desenha de fato (mesmo que esquemático) assim:
P ↑
| ·(crítico)·
| / \
P1 |––––––––––––––/ \–––––––––– (região superaquecida)
| / \
| / \
| / \
| / \
±-----------------------------------------------→ widehat V
v₍f₎ v₍g₎
←(domínio de mistura)→
– A linha horizontal em P=P1 começa em widehat V1=vf (ponto 1), cruza o domo até widehat Vg, e segue até o ponto 2 (superaquecido).
– Identifica:
• Eixo P e eixo widehat V.
• Curva esquerda = widehat Vf, direita = widehat Vg.
• Setinha da trajetória 1→2.
• Ponto 1 (líquido saturado), ponto 2 (vapor superaquecido).

Resposta

O diagrama P- widehat V do processo isobárico de líquido saturado até vapor superaquecido em P1 é uma linha horizontal em P=P1 que parte do ponto 1 sobre widehat Vf, atravessa o domo de mistura até widehat Vg e segue para a direita até o ponto 2 na região de superaquecimento. Eixos, curvas de saturação e setas de direção devem estar devidamente anotados conforme descrito acima.

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