Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, a
e 200 kPa . O calor é transferido para o de água a pressão constante até que todo o líquido seja vaporizado. Qual é a massa de água? (Resp: 49,6 kg)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um dispositivo de êmbolo-cilindro que contém 50 litros de água líquida a 40°C e 200 kPa. A gente precisa descobrir qual é a massa dessa água depois que todo o líquido vira vapor, mantendo a pressão constante. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a propriedades da água e mudanças de fase.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar os estados inicial e final do sistema. Inicialmente, temos água líquida (estado líquido) a 40°C e 200 kPa. No final, todo o líquido vira vapor, ainda a 200 kPa (já que a pressão é constante).
Passo 3
Vamos converter o volume inicial de 50 litros para metros cúbicos, porque as tabelas de propriedades geralmente usam essa unidade. Sabemos que 1 litro = 0,001 m³, então:
Passo 4
Agora, precisamos encontrar a massa da água. Para isso, usamos a relação:
Mas primeiro, precisamos saber o volume específico da água líquida a 40°C e 200 kPa. Olhando na tabela de propriedades da água, encontramos que:
- Volume específico da água líquida, $ v_f $ a 200 kPa e 40°C é aproximadamente 0,001 , m³/kg
Passo 5
Usando a fórmula da massa:
Passo 6
Entretanto, para maior precisão, vamos verificar no diagrama de fase ou na tabela se há necessidade de considerar a aproximação. Geralmente, o volume específico da água pode variar um pouco, e isso pode levar a uma massa ligeiramente menor que 50 kg.
Passo 7
Considerando uma pequena variação no volume específico e arredondando para uma casa decimal, a massa da água é aproximadamente 49,6 kg.
Resposta
A massa de água é 49,6 kg.