(Valor: 0,6) - Diga a fase em que se encontra a substância e o título caso seja mistura:
água a 0.1 MPa e
água a 0.1 MPa e
Passo 1
O enunciado dá:
- Pressão:
. - Temperatura:
.
O que se pede:
- Dizer a fase em que a água se encontra (por exemplo: líquido comprimido, mistura saturada, vapor saturado, vapor superaquecido).
- Indicar o título (qualidade) caso seja mistura.
Passo 2
Conceitos essenciais (explicação didática):
- Para uma substância pura como a água, existe uma curva de saturação que relaciona pressão e temperatura de mudança de fase. Para cada pressão existe uma temperatura de saturação
. Se a temperatura for exatamente e houver coexistência de líquido e vapor, temos uma mistura saturada. - Definições úteis:
- Líquido comprimido (sub-resfriado):
e todo o material é líquido. - Mistura saturada:
e coexistem líquido e vapor; aí o título (qualidade) é definido por - Vapor saturado:
com (todo vapor, no excesso de temperatura). - Vapor superaquecido:
; é vapor em única fase, com temperatura acima da de saturação — não há mistura líquida-vapor.
- Líquido comprimido (sub-resfriado):
- Em resumo: comparar a temperatura dada com
à pressão dada decide a fase.
Passo 3
Determinar a temperatura de saturação na pressão dada:
- Converter a pressão:
. - Consultando tabelas de vapor (steam tables) para água na pressão
encontra-se:
(Essa é a temperatura de ebulição da água a
.)
Passo 4
Comparação e conclusão sobre a fase:
- Temperatura dada:
. - Temperatura de saturação à pressão dada:
. - Como
a temperatura está acima da temperatura de saturação para aquela pressão. Portanto a água não pode estar na região de mistura nem como líquido comprimido: ela está na fase de vapor e, como a temperatura excede a de saturação, é vapor superaquecido (vapor em fase única, com temperatura acima da saturação).
Passo 5
Sobre o título (qualidade)
:
- O título
só é definido para misturas saturadas líquido–vapor, quando e existe coexistência das fases. - Aqui não temos mistura (temos vapor superaquecido), logo o título não se aplica.
- Observação: às vezes se toma
para vapor saturado exatamente na fronteira, mas para vapor superaquecido não se usa ; em vez disso descreve-se a condição como “vapor superaquecido” e, se necessário, trabalham-se propriedades (por exemplo, pressão, temperatura, volume específico) com tabelas de vapor superaquecido.
Resposta
Fase: vapor superaquecido.
Título: não se aplica (não é mistura).
Título: não se aplica (não é mistura).