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 \(\theta\)?
Dado: \(1{,}0\,\mathrm{atm} = 100\,\mathrm{kPa}\).
\(\theta\) pode ter qualquer valor maior que \(100\,^{\circ}\mathrm{C}\).
\(\theta\) pode ter qualquer valor maior que \(100\,^{\circ}\mathrm{C}\) e menor que \(133\,^{\circ}\mathrm{C}\).
\(\theta\) pode ter qualquer valor menor que \(100\,^{\circ}\mathrm{C}\) ou maior que \(133\,^{\circ}\mathrm{C}\).
\(\theta\) pode ter qualquer valor maior que \(133\,^{\circ}\mathrm{C}\).
Resolução
Primeiro, precisamos expressar a pressão da autoclave na unidade usada no gráfico. Como 1,0 atm corresponde a 100 kPa, a pressão de funcionamento é 3,0 × 100 = 300 kPa.
No gráfico, localizamos 300 kPa no eixo vertical e seguimos uma linha horizontal até encontrar a curva. Esse encontro ocorre na temperatura de aproximadamente 133 °C.
Segundo o enunciado, a região de vapor fica à direita da curva. Como a temperatura aumenta para a direita no eixo horizontal, mantendo a pressão em 300 kPa, a temperatura θ da água pode ter qualquer valor maior que 133 °C: θ > 133 °C.
A temperatura de 133 °C não é incluída porque o ponto correspondente está sobre a curva, onde, conforme o enunciado, as fases líquida e de vapor coexistem, e não na região em que toda a água está na fase de vapor.