Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 43

Cesgranrio Petrobras 2017 Física · Mudanças de estado físico também em Física · Escoamento em tubulações e perda de carga

Questão 43

Uma corrente a montante da válvula está em fase líquida na temperatura \(\mathrm{T_{0}}\) e pressão \(\mathrm{P_{0}}\). A corrente contém uma substância pura, cuja pressão de vapor da \(\mathrm{T_{0}}\) é \(\mathrm{P_{v}(T_{0})}\). A perda de carga na válvula reduz a pressão em 30%.

Desprezando-se efeitos térmicos devido ao atrito pela perda de carga, ao atravessar a válvula adiabática, a corrente

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Resposta da banca: A

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Vaporização por queda de pressão: se a pressão cai abaixo da pressão de vapor, parte do líquido evapora e o resto esfria.

Objetivo

Dizer o que acontece com a temperatura de um líquido cuja pressão cai 30% numa válvula adiabática. O que está em jogo é comparar a pressão de saída com a pressão de vapor.

Conceitos para revisar

Pressão de vapor

Na temperatura T₀, o líquido só se mantém líquido se a pressão for maior que Pv(T₀). Abaixo dela, ferve.

\[P < P_{v}(T_{0}) \Rightarrow \text{vaporiza}\]

flash na válvula

Calor latente de dentro

Adiabática: o calor para vaporizar sai do próprio líquido, que esfria. Se a pressão de saída, 0,7 P₀, ficar abaixo de Pv(T₀), há flash e queda forte de temperatura.

\[P_{v}(T_{0}) > 0{,}7\, P_{0} \Rightarrow \text{resfria muito}\]

caso contrário, continua líquido e quase nada muda

Preparar o terreno antes de calcular.

Dados

Grandeza	Valor
Antes da válvula	líquido puro a T₀ e P₀
Depois	pressão 0,7 P₀
Válvula	adiabática, sem efeitos de atrito
Pergunta	o que ocorre com a temperatura, e sob que condição

Conversões

Nenhuma: a questão é conceitual.

Estratégia

Compare 0,7 P₀ com Pv(T₀).
Se a pressão de vapor for maior, o líquido vaporiza em parte e esfria.

Agora sim, calcular.

Passos lógicos

A resolução tem 3 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

Condição de flash

Pressão de saída abaixo da pressão de vapor.

\[0{,}7\, P_{0} < P_{v}(T_{0})\]

Efeito

Parte vaporiza tirando calor do resto: a temperatura cai muito. Sem flash, quase nada muda; aumento de temperatura não ocorre.

\[\text{redução elevada de } T\]

Responder

(A).

\[(A)\]

Resposta

\[\text{resfria, se } P_{v}(T_{0}) > 0{,}7\, P_{0}\]

Alternativa A

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

É raciocínio em dois passos, sem conta: compara pressões e lembra que vaporizar esfria.

\[P_{v}(T_{0}) > 0{,}7 P_{0} \Rightarrow \text{flash} \Rightarrow T \downarrow\]

\[\text{(A)}\]

Avaliar a coerência

1Expansão adiabática não esquenta líquido

Elimina (C) e (D). Atalho mental.

2Se Pv for menor que 0,7 P₀, continua líquido

Nada acontece de elevado: elimina (B). E (E) ignora o caso do flash. Confirma (A).

Cuidado com a pegadinha

Sinal da desigualdade

Quem acerta que esfria e marca (B), trocando o sentido da comparação.

A banca pôs as duas desigualdades. Flash acontece quando a pressão cai abaixo da pressão de vapor: Pv maior que 0,7 P₀.

AntídotoFerve quando a pressão fica menor que a pressão de vapor.