Enunciado

Determine a fase para os seguintes casos:

a) C O 2 T = 267 ° C p = 0,5   M P a

b) a r   ( a t m ) T = 20 ° C p = 200   k P a

c) A m ô n i a T = 170 ° C p = 600   k P a

Passo 1

Para sabermos em que fase se encontra cada material nos estados dados, precisamos das suas pressões e temperaturas críticas para comparar e determinar suas fases.

Vamos coletar as propriedades críticas de cada material, olhando na tabela A . 2 , página: 520 e 521.

a)Para C O 2 :

T c = 304,1   K

P c = 7,38   M P a

b)Para o ar iremos assumir que ele é um gás ideal, logo, na tabela A.5, temos:

T c = 25 ° C + 273,15 K = 298,15   K

P c = 100   k P a

c)Para amônia:

T c = 405,5   K

P c = 11,35   M P a

Passo 2

Com as constantes críticas em mãos vamos comparar aos estados que foram dados:

a) Temperatura de estado T = 267 ° C e pressão p = 0,5   M P a :

Convertendo T para kelvin, T = 276 + 273,15 = 549,15   K .

T ≫ T c

549,15   K ≫ 304,1   K  

Para pressão:

p ≪ P c

0,5   M P a ≪ 7,38   M P a

Olhando em um diagrama genérico de fases, caso você queira encontrar um diagrama genérico no livro tem um na página 42 figura 3.5, temos:

Como a pressão que ele se encontra é menor que a pressão crítica, sabemos que ele se encontra embaixo da linha do ponto crítico de pressão, e a temperatura de estado muito maior que a critica. Portanto, se encontra em estado de vapor superaquecido.

Passo 3

b) Repetindo o que fizemos na letra (a).

Convertendo T para kelvin, T = 20 + 273,15 = 293,15   K .

T < T c

293,15   K < 298,15   K  

Para pressão:

p ≫ P c

0,5   M P a ≫ 100   k P a

Olhando no diagrama já mostrado na letra (a), temos:

Como a temperatura de estado é pouquinho menor que a temperatura crítica e a pressão de estado é muito maior que a crítica, não é possível determinar qual estado ele se encontra.

Passo 4

c)Para amônia:

Convertendo T para kelvin, T = 170 + 273,15 = 443,15   K .

T > T c

443,15   K > 405,5   K  

Para pressão:

p ≪ P c

0,5   M P a ≪ 11,35   M P a

Olhando no diagrama já mostrado na letra (a), temos:

Como a temperatura de estado é pouquinho maior que a temperatura crítica e a pressão de estado é muito menor que a crítica, temos fluído supercrítico.

Resposta

a)Vapor superaquecido

b)Indeterminado

c) fluído supercrítico

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