Resposta:
a) Para determinar a massa de água líquida, precisamos primeiro entender o ponto crítico da água, que ocorre a 374 °C e 1 atm de pressão. Quando a água atinge o ponto crítico, ela se transforma de líquido em vapor sem mudar de temperatura. Portanto, a massa de água líquida no estado inicial será a mesma que após a transformação, que é a massa inicial de água no tanque.
b) O volume ocupado pelo líquido no estado inicial pode ser determinado usando a equação dos gases ideais, que é dada por PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moléculas, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin. Como a água está saturada no estado inicial, podemos assumir que o volume ocupado pelo líquido é igual ao volume ocupado pelo vapor. Portanto, o volume ocupado pelo líquido no estado inicial é o mesmo que o volume ocupado pelo vapor no estado inicial.
c) Para mostrar o processo num diagrama T-v em relação às linhas de saturação, podemos usar o diagrama de vapor de Clapeyron. O diagrama de vapor de Clapeyron é um gráfico que mostra a relação entre a temperatura e o volume de um gás ideal em equilíbrio com seu líquido em vapor saturado. As linhas de saturação representam os pontos em que o vapor e o líquido estão em equilíbrio.
No estado inicial, a mistura de água líquida e vapor de água está saturada a 150 °C. Neste ponto, o volume ocupado pelo líquido é igual ao volume ocupado pelo vapor. A linha de saturação para a temperatura de 150 °C é uma linha ascendente, indicando que o volume ocupado pelo vapor está aumentando à medida que a temperatura aumenta.
Quando a água é aquecida até atingir o ponto crítico, a linha de saturação para a temperatura de 374 °C é uma linha horizontal, indicando que o volume ocupado pelo vapor está constante à medida que a temperatura aumenta. Neste ponto, a água se transforma de líquido em vapor sem mudar de temperatura.
Portanto, o processo pode ser mostrado no diagrama T-v em relação às linhas de saturação como umaente que atinge a linha horizontal de saturação para a temperatura de 374 °C, indicando a transformação de líquido em vapor.
