Em uma usina geradora de energia elétrica, a água é fervida a fim de produzir vapor em alta pressão. O vapor faz girar uma turbina • que, por sua vez, está acoplada ao gerador. a. Quantos litros de água devem ser fervidos de modo a encher de vapor, a 50 atm e 400°C, uma caldeira de 5,0 m3? b. A pressão do vapor é reduzida para 2,0 atm, e sua temperatura, para 150°C, à medida que ele sai de uma turbina. Que volume ele ocupa no final?

Passo 1

Opa galeeeeera! Hoje vamos ver como relacionar o volume de vapor com o volume da água liquida.

a) Para isso vamos usar a lei dos gases ideais:

P V = n R T → n = P V R T

Sendo P a pressão, V o volume, T a temperatura na escala kelvin, n o número de moles e R a constante dos gases ideais.

Passo 2

Mas sabemos que n = m M = ρ 0 V 0 M , sendo m a massa e M a massa molar do gás, ρ 0 a densidade do gás e V 0 o volume inicial, então substituindo n :

V 0 = M P V ρ 0 R T = 50 ⋅ 101300 ⋅ 5 ⋅ 0.018 1000 ⋅ 8.31 ⋅ 673 = 0.0815   m 3

Passo 3

b) Utilizando a equação “piviti povoto”:

P V T = P 1 V 1 T 1 → V 1

V 1 = P V T 1 T P 1 = 50 ⋅ 5 ⋅ 150 + 273 673 ⋅ 2 = 78.6   m 3

Resposta

a) 81.5   L

b) 78.6   m 3

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