O que é o grau de superaquecimento e o grau de subresfriamento?
Passo 1
O enunciado quer saber a diferença entre dois tipos de vapor: um saturado e outro superaquecido. Precisamos responder a resposta em cinco perguntas:
- O que é saturação?
- O que é superaquecimento?
- O que é subresfriamento?
- O que é grau de superaquecimento?
- O que é grau de subresfriamento?
Vamos responder cada uma dessas perguntas em um passo diferente!
Cumprindo essas etapas, entenderemos com mais facilidade o que são as duas expressões que o problema pede para a gente explicar!
Passo 2
Saturação é um estado em que a substância tem a temperatura e a pressão necessárias para mudar de fase. Por exemplo: na pressão atmosférica , a água muda de fase (do líquido para o vapor) a . Ou seja, quando o líquido e o vapor de água estão submetidos a de pressão e estão a , eles são chamados de saturados!
Ou seja, um vapor saturado é um vapor com a temperatura necessária para a substância mudar de fase a uma certa pressão. Da mesma forma, um líquido saturado é um líquido com a temperatura igual à temperatura de mudança de fase a uma certa pressão.
A união de todos os pontos de saturação forma uma região de saturação nos gráficos.
Passo 3
O superaquecimento é um estado que a substância antige, quando é esquentada após ter virado totalmente vapor. Por exemplo: na pressão atmosférica , qualquer vapor que estiver acima de é considerado vapor superaquecido. Ele já mudou totalmente de fase. Qualquer calor adicional que ele receber vai aumentar sua temperatura!
Esse estado também pode ser alcançado, diminuindo a pressão do vapor saturado, mantendo sua temperatura constante.
Em outras, palavras, o vapor superaquecido é um vapor mais quente do que o vapor saturado à mesma pressão. Ele também pode ser entendido como um vapor com uma pressão menor do que a pressão de saturação.
A união de todos os pontos de superaquecimento forma uma região de vapor superaquecido nos gráficos.
Passo 4
O subresfriamento é um estado que a substância antige, quando é resfriada após ter virado totalmente líquido. Por exemplo: na pressão atmosférica , qualquer líquido que estiver abaixo de é considerado líquido subresfriado. Ele já mudou totalmente de fase. Qualquer calor que ele perca para o ambiente vai diminuir sua temperatura!
Esse estado também pode ser alcançado, aumentando a pressão do líquido saturado, mantendo sua temperatura constante.
Em outras, palavras, o líquido subresfriado ou líquido comprimido é um líquido mais frio do que o líquido saturado à mesma pressão. Ele também pode ser entendido como um líquido com uma pressão maior do que a pressão de saturação.
A união de todos os pontos de subresfriamento forma uma região de líquido subresfriado nos gráficos.
Passo 5
Agora podemos responder o que é grau de superaquecimento!
Ele é a diferença entre a temperatura do vapor superaquecido e a temperatura do vapor saturado à mesma pressão.
onde:
- é o grau de superaquecimento do vapor. Ele é medido em kelvin ou grau Celsius em unidade do Sistema Internaional (S.I.);
- é a temperatura do vapor superaquecido. Ela tem as mesmas unidades no S.I.;
- é a temperatura de saturação. Ela tem as mesmas unidades no S.I.
- é o grau de subresfriamento do líquido. Ele é medido em kelvin ou grau Celsius em unidade do Sistema Internaional (S.I.);
- é a temperatura do líquido subresfriado. Ela tem as mesmas unidades no S.I.;
- é a temperatura de saturação. Ela tem as mesmas unidades no S.I.
Por exemplo: imagine um vapor d’água a à pressão atmosférica. Sua temperatura de saturação (temperatura de mudança de fase) nesta pressão vale:
Ou seja, o vapor está mais quente que a sua temperatura de saturação! Por isso ele é um vapor superaquecido. Logo:
Substituindo esses dois valores na fórmula de grau de superaquecimento :
Traduzindo o resultado: o vapor superaquecido do exemplo tem um grau de superaquecimento de .
No gráfico - o grau de superaquecimento é retratado da seguinte forma:
Passo 6
O último passo é responder o que é grau de subresfriamento!
Ele é a diferença entre a temperatura do líquido subresfriado e a temperatura do líquido saturado à mesma pressão.
onde:
Por exemplo: imagine água líquida comprimida a à pressão atmosférica. Sua temperatura de saturação (temperatura de mudança de fase) nesta pressão vale:
Ou seja, o líquido está mais frio que a sua temperatura de saturação! Por isso ele é um líquido subresfriado. Logo:
Substituindo esses dois valores na fórmula de grau de subresfriamento :
Traduzindo o resultado: o líquido subresfriado do exemplo tem um grau de subresfriamento de .
No gráfico - o grau de subresfriamento é retratado da seguinte forma:
Resposta
O grau de superaquecimento é a diferença entre a temperatura do vapor superaquecido e a temperatura do vapor saturado à mesma pressão. O grau de subresfriamento é a diferença entre a temperatura do líquido subresfriado e a temperatura do líquido saturado à mesma pressão.