(Valor: 0,6) - Diga a fase em que se encontra a substância e o título caso seja mistura:
água a 1 kPa e
água a 1 kPa e
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados (vou listar exatamente o que temos) e pede duas coisas:
- Dados:
e . - Pedidos:
- Dizer em que fase (estado físico) a substância se encontra.
- 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:
-
é a temperatura de saturação correspondente à pressão . É a temperatura na qual líquido saturado e vapor saturado coexistem à pressão . - Se
então a substância, à pressão dada, está em estado líquido comprimido (sub-resfriado). - Se
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
então a substância, à pressão dada, está em estado de vapor superaquecido.
-
- O “título” (ou qualidade)
é a fração mássica de vapor numa mistura saturada e é definida por . Quando a substância não está em mistura saturada, o título não se aplica.
Passo 3
Determinar
para
consultando a tabela de saturação da água (tabelas de vapor). Do valor de tabela:
(Isto vem diretamente da tabela de pressão-saturação da água — estou usando o valor tabulado para
.)
Passo 4
Comparação direta para decidir a fase:
Como
(mesmo que por uma diferença muito pequena, cerca de
), a água, nas condições dadas, está em estado de vapor superaquecido à pressão de
.
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
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)
Título: não se aplica (não é mistura)