UNICAMP 1° Fase 2022
A autoclave, um equipamento de esterilização de objetos por meio de vapor de água em alta temperatura e pressão, foi inventada por Charles Chamberland, a pedido de Louis Pasteur. A figura a seguir mostra a curva da pressão máxima de vapor da água em função da temperatura. Para temperaturas e pressões do lado esquerdo da curva, a água encontra-se na fase líquida; do lado direito, a água está na fase de vapor. Nos pontos sobre a curva, as fases líquida e de vapor coexistem. A pressão de funcionamento de uma determinada autoclave é p = 3,0 atm.
Se toda a água está na fase de vapor, o que se pode dizer sobre a sua temperatura θ ?
Dado: 1,0atm = 100 kPa.
θ pode ter qualquer valor maior que 100 °C.
θ pode ter qualquer valor maior que 0 100 C e menor que 133 °C.
θ pode ter qualquer valor menor que 0 100 C ou maior que 133 °C.
θ pode ter qualquer valor maior que 133 °C.
Resolução
Para determinar a faixa de temperatura θ do vapor dentro da autoclave é preciso localizar, no gráfico, o ponto correspondente à pressão de funcionamento informada.
Converta a pressão de trabalho para a unidade usada no gráfico:
\[p = 3{,}0\;\text{atm} = 3{,}0 \times 100\;\text{kPa} = 300\;\text{kPa}.\]
Encontre no gráfico a linha de 300 kPa (3 atm). Ela intercepta a curva de equilíbrio líquido-vapor em torno de 133 °C.
Para que “toda a água esteja na fase de vapor”, o sistema precisa estar à direita da curva (região de vapor superaquecido). Isso significa que a temperatura deve ser maior que a temperatura de saturação correspondente (133 °C).
Logo, θ deve ser superior a 133 °C. A alternativa correta é:
D) θ pode ter qualquer valor maior que 133 °C.
Dicas
Erros Comuns
- Pressão de vapor (ou de saturação): Para cada temperatura há uma pressão na qual água líquida e vapor podem coexistir em equilíbrio. No gráfico, essa relação é a linha de fronteira.
- Regiões: À esquerda da curva → líquido; à direita → vapor superaquecido; sobre a curva → coexistência.
- Vapor superaquecido: É o vapor que se encontra a T > Tsat para a pressão considerada.
- Conversão de unidades: 1 atm = 100 kPa.
