Enunciado

Um tanque rígido de 0,3 m 3 contém inicialmente uma mistura saturada de líquido e vapor d’água a 150   ° C . Em seguida, a água é aquecida até atingir o estado crítico. Determine a massa de água líquida e o volume ocupado pelo líquido no estado inicial.

Passo 1

Como o tanque é rígido, temos que o volume se mantém constante. A partir desta informação podemos concluir que o volume no estado final será igual ao volume no estado crítico. Então, pela Tabela A-4:

v 1 = v 2 = v c r í t i c o = 0,003106   m 3 / k g

A massa será:

m = V v = 0,3   m 3 0,00 3106   m 3 / k g = 96,59   k g

Agora vamos encontrar o título desta substância, ou seja, a relação entre a massa de vapor e a massa total. Para isso, precisamos encontrar os valores do volume específico nos estados líquido e vapor saturado.

Pela Tabela A-4 a 150   ° C , temos:

v l = 0,001091   m 3 / k g

v v = 0,39248   m 3 / k g

Além disso, como:

v l v = v v - v l

v l v = 0,39248 - 0,001091 = 0,391389   m 3 / k g  

Temos:

x 1 = v 1 - v l v v - v l = 0,003106 - 0,001091 0,391389 = 0,005149

Passo 2

Agora podemos calcular a massa de água líquida, por meio da seguinte expressão:

m l = x l m t = 1 - x 1 ∙ m t = 1 - 0,005149 ∙ 96,59 = 96,09   k g

Passo 3

Por fim, vamos calcular o volume ocupado pelo líquido no estado inicial.

V l = m l v l = 96,09   k g ∙ 0,001091 m 3 k g = 0,1048   m 3

Resposta

m l = 96,09   k g

V l = 0,1048   m 3

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