Dois quilogramas de água líquida saturada a 200 kPa são aquecidos até que a pressão e a temperatura alcancem 2 MPa e , respectivamente. Calcule a variação no volume.

Passo 1

Beleza, vamos entender qual é o problema. A gente tem 2 quilos de água líquida saturada a uma pressão de 200 kPa. Essa água é aquecida até atingir uma pressão de 2 MPa e uma temperatura de 400°C. A pergunta é: qual é a variação de volume dessa água durante esse processo?
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de Termodinâmica, especificamente relacionados a propriedades dos fluidos sob diferentes condições de pressão e temperatura. Vamos precisar das tabelas de propriedades da água ou usar equações que nos permitam determinar o volume específico em cada estado.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o estado inicial da água. Ela está a 200 kPa e em estado líquido saturado. Isso significa que está na temperatura de saturação correspondente a essa pressão. Vamos buscar o volume específico da água saturada líquida (v_f) a 200 kPa.
Usando tabelas de propriedades da água, encontramos que:

Passo 3

Agora, vamos para o estado final. A água é aquecida até 2 MPa e 400°C. Primeiro, precisamos verificar se a água está em estado supercrítico ou não. Como a temperatura crítica da água é 374°C e a pressão crítica é 22,064 MPa, nossa água está em estado superaquecido.
Vamos determinar o volume específico da água superaquecida a 2 MPa e 400°C. Usando tabelas ou equações de estado, encontramos:

Passo 4

Agora, vamos calcular a variação de volume total. A variação de volume ( ) é dada pela diferença entre o volume final e o inicial, multiplicada pela massa da água.
Substituindo os valores:

Resposta

A variação no volume da água é de 0,002 m³.

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