Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, a 40^circ C 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:
V = 50 , L times 0,001 , m³L = 0,05 , m³ ³³

Passo 4

Agora, precisamos encontrar a massa da água. Para isso, usamos a relação:
Massa = VolumeVolume específico í
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:
m = Vvf = 0,05 , m³0,001 , m³/kg = 50 , kg ³³

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.

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