(Valor: 0,25) - Indique se temos líquido comprimido, líquido saturado, mistura, vapor saturado, vapor superaquecido:
Água a 200^{\circ} \mathrm{C}, 400 \mathrm{kPa}

Passo 1

O enunciado pede que identifique em qual das categorias abaixo a água se encontra: líquido comprimido (liquido sub-resfriado), líquido saturado, mistura líquido–vapor (qualidade entre 0 e 1), vapor saturado ou vapor superaquecido.
Informações dadas:
  • Temperatura: \,200^\circ\mathrm{C}\,.
  • Pressão: \,400\\ \mathrm{kPa}\,.

Passo 2

Explicando o que cada termo significa (com calma, como num resumo de prova):
  • Líquido comprimido (ou sub-resfriado): a temperatura é menor que a temperatura de saturação àquela pressão; a substância está totalmente líquida e não pronta para vaporizar. Em símbolos: se T < T_{\text{sat}}(P) então é líquido comprimido (ou, equivalentemente, se P > P_{\text{sat}}(T) nesse contexto).
  • Líquido saturado: está exatamente na curva de saturação como líquido puro, isto é T = T_{\text{sat}}(P) e qualidade x=0.
  • Mistura (liquido+vapor): também ocorre quando T = T_{\text{sat}}(P) (ou P = P_{\text{sat}}(T)), mas com qualidade 0<x<1.
  • Vapor saturado: ocorre quando T = T_{\text{sat}}(P) com qualidade x=1.
  • Vapor superaquecido: a temperatura é maior que a temperatura de saturação àquela pressão; a substância está em fase gasosa com temperatura acima da saturação. Em símbolos: se T > T_{\text{sat}}(P) (ou, equivalentemente, se P < P_{\text{sat}}(T)) então é vapor superaquecido.
Observação prática: para decidir, usa-se uma tabela de vapor saturado (tabelas termodinâmicas) e se comparam P com P_{\text{sat}}(T) ou T com T_{\text{sat}}(P). Vou mostrar as duas abordagens.

Passo 3

Abordagem 1 — comparar a pressão dada com a pressão de saturação à temperatura dada.
  • Peguei da tabela de vapor saturado o valor da pressão de saturação à temperatura de \,200^\circ\mathrm{C}:
    \,P_{\text{sat}}(200^\circ\mathrm{C}) = 1554{,}9\\ \mathrm{kPa}\,. (valor retirado da tabela de vapor saturado.)
  • Comparação: a pressão fornecida no enunciado é \,400\\ \mathrm{kPa}\,, e \,400\\ \mathrm{kPa} < 1554{,}9\\ \mathrm{kPa}\,.
  • Interpretação: como a pressão do sistema é menor do que a pressão de saturação correspondente à temperatura \,200^\circ\mathrm{C}\,, isso significa que, a \,200^\circ\mathrm{C}\, e \,400\\ \mathrm{kPa}, a água está em estado gasoso além da curva de saturação — isto é, é vapor superaquecido.

Passo 4

Abordagem 2 — comparar a temperatura dada com a temperatura de saturação à pressão dada (verificação alternativa).
  • Peguei da tabela de vapor saturado o valor da temperatura de saturação à pressão de \,400\\ \mathrm{kPa}:
    \,T_{\text{sat}}(400\\ \mathrm{kPa}) \approx 143{,}61^\circ\mathrm{C}\,. (valor retirado da tabela de vapor saturado.)
  • Comparação: a temperatura fornecida é \,200^\circ\mathrm{C}\,, e \,200^\circ\mathrm{C} > 143{,}61^\circ\mathrm{C}.
  • Interpretação: como T é maior que T_{\text{sat}}(P), a água está em fase de vapor com temperatura acima da saturação — novamente, vapor superaquecido.

Passo 5

Conclusão física e dica para a prova: ambas as formas de comparar (usar P_{\text{sat}}(T) ou T_{\text{sat}}(P)) levam à mesma conclusão. Na prova, se não tiver tabela consigo rapidamente, lembre-se: a presença de uma temperatura muito acima de 100^\circ\mathrm{C} mas com pressão moderada (como \,400\\ \mathrm{kPa}\,) costuma indicar vapor superaquecido — mas sempre confirme com a tabela se possível.

Resposta

vapor superaquecido

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