Enunciado

Mostre que uma mistura de água líquida saturada e vapor de água saturado a 300 kPa atende aos critérios do equilíbrio de fases.

Passo 1

Beleza! Para resolver esse exercício, vamos utilizar a definição de equilíbrio de fases de Gibbs vista nessa seção na equação 16-19, que é:

g l = g v

Ou seja, a função de Gibbs para o líquido e vapor devem ser iguais para que a mistura atenda ao critério de equilíbrio de fases. E nós sabemos que as funções têm a seguinte forma:

g l = h l - T s l

g v = h v - T s v

Passo 2

Então, para resolver o exercício, precisamos recorrer às tabelas do apêndice A para encontrar as entalpias e entropias de saturação para os estados líquido e vapor, então, para o água saturada a 300 kPa, temos:

h l = 561,43   k J / k g ; s l = 1,6717   k J / k g . K

h v = 2724,9   k J / k g ; s v = 6,9917   k J / k g . K

Para a equação de Gibbs, vamos precisar também da pressão de saturação, que também tiramos do apêndice A e que será:

T s a t = 133,52   ° C

Passo 3

Então, substituindo esses valores nas funções de Gibbs apresentadas no passo 1, temos:

g l = 561,43 - 133,52 + 273,15 1,6717 → g l = - 118,40   k J / k g

E, para o estado vapor, temos:

g v = 2724,9 - 133,52 + 273,15 6,9917 → g v = - 118,41   k J / k g

Então, os dois valores são suficientemente próximos para que possamos afirmar que o critério de equilíbrio de fase de Gibbs é satisfeito.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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