Exercícios Resolvidos de Tabelas de Propriedades e Superfícies Termodinâmicas

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Enunciado

Determine se a água é um vapor superaquecido, um líquido comprimido, um sólido comprimido ou se ela está saturada, usando a tabela de propriedades dada. Considere que a temperatura da água seja de 270,15   K , que a sua pressão manométrica seja 0   b a r e que a água congela a 0   ° C nessa pressão.

Passo 1

Para saber se a água está em uma dessas quatro opções, devemos comparar sua temperatura com a temperatura de saturação.

Caso ela tenha temperatura maior que a temperatura de saturação, ela é um vapor superaquecido!

S e   T > T s a t ⟹ V a p o r   s u p e r a q u e c i d o

Caso ela tenha temperatura à temperatura de saturação, ela estará saturada.

S e   T = T s a t ⟹ S a t u r a ç ã o

Caso ela tenha temperatura menor que a temperatura de saturação, ela é um líquido comprimido ou um sólido comprimido!

S e   T < T s a t ⟹ L í q u i d o   c o m p r i m i d o   o u   s ó l i d o   c o m p r i m i d o

Para saber em qual das duas fases a água está, basta comparar a sua temperatura com a temperatura de congelamento da água. Se sua temperatura for menor que a temperatura de congelamento, ela é um sólido comprimido.

S e   T < T f u s ã o ⟹ S ó l i d o   c o m p r i m i d o

Se sua temperatura é maior que a temperatura de fusão, ela é um líquido comprimido.

S e   T > T f u s ã o ⟹ L í q u i d o   c o m p r i m i d o

O enunciado informa que:

T = 270,15   K = - 3   ° C

Mas ele também diz que a sua pressão manométrica vale 0   b a r . Isso significa que a água está em vácuo absoluto? Não! A pressão manométrica é a diferença entre o valor da pressão e a pressão atmosférica.

P m a n = P - P a t m

Então a pressão da água vale:

P = P m a n + P a t m = 0 + 1 = 1   b a r = 100   k P a

Então agora vamos comparar esses valores com as condições de saturação da água informadas pela tabela e com a temperatura de fusão dada!

Passo 2

Vemos que para P = 100   k P a a temperatura de saturação da água vale 99 , 62   ° C . Ou seja:

T s a t = 99,62   ° C

Comparando a temperatura da água T com a sua temperatura de saturação, vemos que:

T < T s a t

Logo a água é um líquido comprimido ou um sólido comprimido. Para saber, temos que comparar sua temperatura com a temperatura de fusão. Vamos deixar isso para o próximo passo!

Passo 3

A temperatura de fusão foi unformada pelo enunciado e vale 0   ° C .

T f u s ã o = 0   ° C

Comparando esse valor com a temperatura da água - 3   ° C , vemos que:

T < T f u s ã o

Por causa disso, a água é um sólido comprimido!

Resposta

A água é um sólido comprimido.

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