(Valor: 0,6) - Diga a fase em que se encontra a substância e o título caso seja mistura:
água a 1 kPa e 7^{\circ} \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado dá os seguintes dados (vou listar exatamente o que temos) e pede duas coisas:
  • Dados: \,P=1\\ \text{kPa} e \,T=7^\circ\mathrm{C}.
  • Pedidos:
    1. Dizer em que fase (estado físico) a substância se encontra.
    2. Caso seja mistura saturada, dar o título (fração mássica de vapor).

Passo 2

Explicação didática do que precisamos comparar (passo a passo, sem pular etapas).
  • Para água (ou qualquer substância pura) existe uma curva de saturação que relaciona pressão e temperatura de vaporização. Essa relação pode ser consultada em tabelas de vapor (tabelas termodinâmicas) ou em uma equação de saturação.
  • Definições úteis:
    • \,T_{\text{sat}}(P) é a temperatura de saturação correspondente à pressão P. É a temperatura na qual líquido saturado e vapor saturado coexistem à pressão P.
    • Se \,T < T_{\text{sat}}(P) então a substância, à pressão dada, está em estado líquido comprimido (sub-resfriado).
    • Se \,T = T_{\text{sat}}(P) então a substância está saturada — pode ser líquido saturado, mistura líquido‑vapor (se houver ambas as fases) ou vapor saturado, dependendo da massa de cada fase.
    • Se \,T > T_{\text{sat}}(P) então a substância, à pressão dada, está em estado de vapor superaquecido.
  • O “título” (ou qualidade) \,x é a fração mássica de vapor numa mistura saturada e é definida por \,x=\dfrac{m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}. Quando a substância não está em mistura saturada, o título não se aplica.

Passo 3

Determinar \,T_{\text{sat}}(P) para \,P=1\\ \text{kPa} consultando a tabela de saturação da água (tabelas de vapor). Do valor de tabela:
T_{\text{sat}}(1\\ \text{kPa}) \approx 6{,}99^\circ\mathrm{C}.
(Isto vem diretamente da tabela de pressão-saturação da água — estou usando o valor tabulado para \,P=1\\ \text{kPa}.)

Passo 4

Comparação direta para decidir a fase:
T = 7^\circ\mathrm{C}\quad\text{e}\quad T_{\text{sat}}(1\\ \text{kPa}) \approx 6{,}99^\circ\mathrm{C}.
Como \,T > T_{\text{sat}}(1\\ \text{kPa}) (mesmo que por uma diferença muito pequena, cerca de 0{,}01^\circ\mathrm{C}), a água, nas condições dadas, está em estado de vapor superaquecido à pressão de 1\\ \text{kPa}.
Observação prática (importante para a prova): a diferença é muito pequena, então com instrumentos imprecisos ou arredondamento poderia cair na região de saturação; matematicamente, com o valor tabulado acima, o ponto 7^\circ\mathrm{C} fica ligeiramente acima da curva de saturação.

Passo 5

Conclusão final bem direta e o que isso implica sobre o título:
  • Como não é uma mistura saturada, o título não se aplica. Em outras palavras, não há fração de líquido + vapor — temos somente vapor (superaquecido).

Resposta

Fase: vapor superaquecido
Título: não se aplica (não é mistura)

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