1- Um vaso de pressão rígido e selado é destinado ao aquecimento de água. O volume do vaso é
e contém, inicialmente, 1 kg de água a
. Qual deve ser a regulagem da válvula de segurança (pressão de abertura) de modo que a temperatura máxima da água no tanque seja igual a
? (3 pontos)
Passo 1
O enunciado descreve um vaso rígido de volume
contendo inicialmente
de água a
. Ele é aquecido até uma temperatura máxima de
, quando a válvula de segurança deve abrir, limitando a pressão interna. Vamos tratar o vapor de água, acima do ponto em que toda a água está vapor (
), como gás ideal e usar a equação de estado
com
.
Passo 2
Antes de toda a água virar vapor, a mistura líquido–vapor ocupa o volume, mas acima de cerca de
todo o líquido já evapora e passamos a ter apenas vapor. Como queremos a pressão quando
, usamos a parte de vapor puro e o gás ideal.
Passo 3
Escrevendo a equação de estado em unidades compatíveis (lembre que
),
Substituindo
,
,
e
:
Passo 4
Convertendo para bar absoluto:
Em manométrica (retirando
de pressão atmosférica):
Resposta
A válvula de segurança deve ser regulada para abrir a cerca de
(ou
manométricos) para que a temperatura não ultrapasse
.