(Valor: 0,6) - Diga a fase em que se encontra a substância e o título caso seja mistura:
água a 1 MPa e
água a 1 MPa e
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações (copiadas exatamente do enunciado):
- Pressão:
. - Temperatura:
.
O que o problema pede:
- Dizer em que fase (estado) se encontra a substância (água) nessas condições.
- Caso seja mistura (mistura líquido–vapor), informar o título (qualidade) da mistura.
Passo 2
Como vamos decidir a fase: regra prática e definição do que é “mistura”.
- Para uma substância pura (água) existe uma curva de saturação que relaciona pressão e temperatura. Essa curva dá a temperatura de saturação
para cada pressão , ou a pressão de saturação para cada temperatura . - Critérios:
- Se
→ estado líquido comprimido (ou sub-resfriado): toda a massa está na fase líquida. - Se
→ estado saturado: pode ser líquido saturado, vapor saturado ou mistura líquido–vapor; se houver mistura, define-se o título . - Se
→ estado vapor (superaquecido se a pressão for a do sistema).
- Se
- Definição de título (qualidade) quando houver mistura:
- O título
é a fração mássica de vapor na mistura: onde é a massa de líquido (f = liquid) e é a massa de vapor (g = gas). - Em termos de entalpias (quando se conhece a entalpia total
): onde e são, respectivamente, as entalpias do líquido saturado e do vapor saturado à mesma pressão (ou temperatura) — esses valores vêm das tabelas de vapor saturado.
- O título
Passo 3
Agora precisamos do valor de
para
.
- Peguei esse valor em uma tabela de vapor saturado (tabelas termodinâmicas de água). O valor típico da tabela é
(Eu usei a tabela de vapor saturado para água — se em prova você tiver tabelas, procure na tabela a pressão
e leia a temperatura de saturação correspondente.)
Passo 4
Comparação numérica e conclusão lógica:
- Temos
e . - Logo
- Pelo critério do Passo 2, isso significa que a água está na fase líquida comprimida (também chamada de sub-resfriada) — toda a massa é líquida, não há mistura líquido–vapor.
Passo 5
Comentário sobre o título (qualidade):
- Como o estado não é saturado (não está exatamente na temperatura de saturação para a pressão dada), NÃO há mistura e, portanto, o título não se aplica.
- Observação prática: só se pode atribuir
(qualidade zero) se a substância estiver exatamente na linha de líquido saturado. Para estado líquido comprimido (T abaixo de ) não se diz que porque é definido apenas para estados saturados; a resposta correta é que o título não se aplica.
Passo 6
Resumo prático para a prova (como justificar rápido):
- Busque em tabela
correspondente a . - Compare
com . - Se
→ líquido comprimido; se → possível mistura (calcular ); se → vapor/superaquecido. - No caso,
→ líquido comprimido.
Resposta
Fase: líquido comprimido (sub-resfriado).\n
Título: não se aplica (não é mistura).
Título: não se aplica (não é mistura).