68. Um tanque rígido de 0,3 m3 contém inicialmente uma mistura saturada de líquido e vapor de água a 150 °C. Em seguida, a água é aquecida até atingir o estado crítico. Determine a massa da água líquida e o volume ocupado pelo líquido no estado inicial.

Passo 1

Como ele nos diz no enunciado que trata-se de um tanque rígido, temos que o processo ocorre a volume constante. Sendo assim, a partir daí já podemos tirar uma informação muito útil para resolução da questão. A informação é a que como a água é aquecida até o ponto crítico, o volume específico no estado final será igual ao volume específico da água no estado crítico. A partir daí como sabemos que o processo é a volume constante, temos que:

v 1 = v 2 = v c r i t i c o = 0,003106 m 3 k g             T a b e l a   A - 4

Sendo assim, podemos obter a massa total do sistema:

m = V v = 0,3   m 3 0,003106 m 3 k g = 96,6   k g

A 150 ° C temos, de acordo com a tabela A-4, que v l = 0,001091 m 3 k g   e   v v = 0,39248 m 3 k g . Com isso podemos calcular qual é a qualidade da água no estado inicial por:

x 1 = v 1 - v l v l v = 0,003106 - 0,001091 0,39248 - 0,001091 = 0,005149

Passo 2

A partir daí podemos utilizar as informações obtidas para calcular o que o enunciado nos pede da seguinte forma:

m l = x l m t = 1 - x 1 × m t = 1 - 0,005149 × 96,6 = 96,1   K g

V l = m l v l = 96,1   k g × 0,001091 m 3 k g = 0,105   m 3

Resposta

m l = 96,1   K g

V l = 0,105   m 3

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