Determine a fase ou as fases de um sistema que consiste em
nas seguintes condições, esboce os diagramas
e
mostrando a localização de cada estado e determine a entalpia e volume específico.
(d)
bar.
(d)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre as fases da água (
) nas condições de temperatura
e pressão
bar. A gente vai precisar entender um pouquinho de termodinâmica, especialmente sobre diagramas de fase e propriedades como entalpia e volume específico. Vamos passo a passo descobrir em que fase a água está nessas condições e calcular a entalpia e o volume específico.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar em que região do diagrama de fases a água está a
e
bar. Vamos lembrar que a água tem diferentes fases: sólido (gelo), líquido e vapor. O diagrama de fases nos ajuda a entender em qual dessas fases a água se encontra dependendo da temperatura e da pressão.
Passo 3
Vamos olhar para o ponto de fusão e o ponto de ebulição da água. A
está bem abaixo da temperatura de ebulição da água a pressão atmosférica (1 bar), mas a pressão aqui é de
bar, que é bem acima da pressão atmosférica. Com o aumento da pressão, a temperatura de ebulição da água também aumenta.
Passo 4
Consultando tabelas de propriedades termodinâmicas da água ou o diagrama de fases, vemos que a temperatura de ebulição da água a
bar é aproximadamente
. Como nossa temperatura está muito abaixo disso (
), a água estará na fase líquida sob essas condições.
Passo 5
Agora, vamos determinar a entalpia (
) e o volume específico (
) da água líquida a
e
bar. Usando tabelas de propriedades da água, encontramos:
- Entalpia específica (
): aproximadamente - Volume específico (
): aproximadamente
Passo 6
Sobre os diagramas
e
, como estamos na fase líquida, o estado da água estará na região correspondente ao líquido comprimido. No diagrama
, isso fica na parte de alta pressão e baixa energia interna. No diagrama
, fica na parte de baixa temperatura e energia interna também.
Resposta
A água a
e
bar está na fase líquida. A entalpia específica é aproximadamente
e o volume específico é cerca de
. Nos diagramas
e
, o estado se localiza na região do líquido comprimido.