Determine a fase ou as fases de um sistema que consiste em
nas seguintes condições e esboce os diagramas p-u e T-u mostrando a localização de cada estado.
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Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos um sistema composto por
(água) nas condições de temperatura
e pressão
(que é aproximadamente
). Nosso objetivo é determinar em que fase a água se encontra nessas condições e esboçar os diagramas de pressão-entropia (
-
) e temperatura-entropia (
-
).
Para resolver isso, vamos precisar entender o diagrama de fases da água, que nos mostra as condições de temperatura e pressão onde a água existe como sólido, líquido ou vapor. Também vamos precisar saber a temperatura de saturação da água para a pressão dada.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a temperatura de saturação da água na pressão de
(
). A temperatura de saturação é a temperatura na qual a água muda de fase de líquido para vapor (ou vice-versa) para uma determinada pressão.
Consultando uma tabela de propriedades da água ou um diagrama de fases, encontramos que a temperatura de saturação da água a
é menor que
. Especificamente, a temperatura de saturação para
é aproximadamente
.
Passo 3
Agora, vamos comparar a temperatura dada (
) com a temperatura de saturação (
) a
.
Como
é maior que
, isso significa que a água está acima da temperatura de saturação para essa pressão. Portanto, a água não pode existir como líquido; ela está completamente na fase de vapor, ou seja, vapor superaquecido.
Passo 4
Com base nisso, podemos concluir que, nas condições dadas (
e
), a água está na fase de vapor.
Agora, vamos esboçar os diagramas de pressão-entropia (
-
) e temperatura-entropia (
-
), indicando a posição desse estado.
Resposta
A $ \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ está na fase de vapor sob as condições de
e
(68,95 kPa).