Tem-se vapor de agua superaquecido nas condições apresentadas abaixo:
t=140^circ C e P=1 kgf / cm^2
t=80^circ C e P=0,15 kgf / cm^2
Determinar as temperaturas de condensação e a energia liberada para que o vapor superaquecido se transforme em liquid saturado

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre vapor de água superaquecido, que é quando o vapor está mais quente do que a temperatura de saturação para determinada pressão. O que precisamos descobrir são as temperaturas de condensação e a energia liberada quando esse vapor superaquecido se transforma em líquido saturado. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, como tabelas de vapor e entalpia de condensação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa vapor superaquecido. Quando o vapor está superaquecido, sua temperatura é maior que a temperatura de saturação para a pressão dada. Para encontrar a temperatura de condensação, precisamos encontrar a temperatura de saturação correspondente à pressão do vapor.
Para a primeira condição:
  • Pressão, $ P = 1 \ kgf/cm^2 $
  • Temperatura do vapor, $ t = 140^{\circ} \mathrm{C} $
Vamos consultar uma tabela de vapor para encontrar a temperatura de saturação correspondente a $ 1 \ kgf/cm^2 $.
Na tabela, vemos que para $ P = 1 \ kgf/cm^2 $ (que é aproximadamente $ 1 \ atm $), a temperatura de saturação é cerca de $ 100^{\circ} \mathrm{C} $.

Passo 3

Para a segunda condição:
  • Pressão, $ P = 0,15 \ kgf/cm^2 $
  • Temperatura do vapor, $ t = 80^{\circ} \mathrm{C} $
Novamente, consultamos a tabela de vapor para encontrar a temperatura de saturação para $ 0,15 \ kgf/cm^2 $.
Aproximadamente, para $ P = 0,15 \ kgf/cm^2 $, a temperatura de saturação é cerca de $ 60^{\circ} \mathrm{C} $. Como $ 80^{\circ} \mathrm{C} $ é maior que $ 60^{\circ} \mathrm{C} $, confirmamos que o vapor está superaquecido.

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia liberada durante a condensação. A energia liberada quando o vapor condensa é chamada de entalpia de condensação ou calor de vaporização.
A fórmula para a energia liberada é:
Q = m cdot De
Onde:
  • $ Q $ é a energia liberada
  • $ m $ é a massa do vapor
  • $ \Delta H_{vap} $ é a entalpia de vaporização
Como o exercício não fornece a massa do vapor, vamos supor que queremos a energia por unidade de massa ($ m = 1 \ kg $).

Passo 5

Para a primeira condição ($ P = 1 \ kgf/cm^2 $):
A entalpia de vaporização da água a $ 100^{\circ} \mathrm{C} $ é aproximadamente $ 2257 \ kJ/kg $.
Então, a energia liberada:
P = 1 kgf/cm^2

Passo 6

Para a segunda condição ($ P = 0,15 \ kgf/cm^2 $):
A entalpia de vaporização da água a $ 60^{\circ} \mathrm{C} $ é cerca de $ 2442 \ kJ/kg $.
Então, a energia liberada:
P = 0,15 kgf/cm^2

Resposta

As temperaturas de condensação são $ 100^{\circ} \mathrm{C} $ para a pressão de $ 1 \ kgf/cm^2 $ e $ 60^{\circ} \mathrm{C} $ para a pressão de $ 0,15 \ kgf/cm^2 $. A energia liberada durante a condensação é de $ 2257 \ kJ $ para a primeira condição e $ 2442 \ kJ $ para a segunda condição, considerando 1 kg de vapor.

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