Exercícios Resolvidos de Energia Interna de um gás e Calores Específicos Molares

Ver Teoria

Enunciado

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 19) Ebulição da água sob pressão elevada. Quando a água entra em ebulição sob a pressão de 2,0 atm, o calor de vaporização é 2,20 × 10 6   J / k g , e o ponto de ebulição é 120 ° C . A essa pressão, 1,0 kg de água possui volume igual a 1,0 × 10 - 3   m 3 , e 1,0 kg de vapor d’água possui volume igual a 0,824   m 3 . a) Calcule o trabalho realizado quando se forma 1,0 kg de vapor d’água nessa temperatura. b) Calcule a variação da energia interna da água.

Passo 1

Faaal,a pessoal! Tudo certinho?? Bora lá resolver mais uma questãozinha!

O enunciado diz pra gente que temos diversos tipos de transformações termodinâmicas, devido ao processo de ebulição da água, afirmando que temos um processo de transformação isobárica, ou seja, de pressão constante! Essa informação será muito importante para esse exercício.

Vamos começar pelo item (a) então. Nesse tópico, o exercício pede para calcularmos o trabalho realizado na ebulição da água, quando há a formação de 1 kg de vapor d’água.

Tá, mas por onde começamos?

Como já sabemos que temos uma transformação isobárica, para um processo de pressão constante, temos que o trabalho W se dá por:

W = p * ∆ V

O enunciado deu pra gente o valor da pressão p em atm, mas precisamos utilizar o valor em P a   na fórmula acima. Para fazer a conversão, basta fazermos:

p = ( 2,00   a t m * 101325   P a ) = 2,03 × 10 5   P a

Agora que temos a pressão no valor correto, basta substituirmos todos os valores na fórmula de trabalho:

W = p * ∆ V = 2,03 × 10 5   P a 0,824   m 3 - 1,0 × 10 - 3   m 3

W = 1,67 × 10 5 J

Passo 2

Por fim, por se tratar do processo de ebulição da água, podemos utilizar a seguinte fórmula da variação interna ∆ U do gás:

Δ U = Q - W

Como o valor de Q foi dado no enunciado, e temos o valor do trabalho do passo anterior, basta substituirmos na fórmula acima:

∆ U = Q - W = 2,20 × 10 6   J - 1,67 × 10 5   J

Δ U = 2,03 × 10 6   J

Com isso, podemos fazer a seguinte interpretação: 2,20 × 10 6   J de energia entra na água. 1,67 × 10 5   J de energia deixa os materiais através

trabalho de expansão e o restante permanece no material como um aumento na energia interna.

Prontinho, pessoal! Pra essa questão é isso! Bora resolver mais uma?

Resposta

a) W = 1,67 × 10 5 J

b) ∆ U = 2,03 × 10 6 J

Exercícios de Livros Relacionados

O invólucro e a cesta de um balão de ar quente têm um peso total de 2,454k N e o invólucro tem uma capacidade (volume) de 2,18.10 3m 3 . Qual deve ser a temperatura do ar no interior do invólucro, qua
Um recipiente contém uma mistura de três gases não reagentes: 2,40 mol do gás 1 com C V 1 = 12,0J / m o l . K , 1,50m o l do gás 2 com C V 2 = 12,8J / m o l . K e 3,20m o l do gás 3 com C V 3 = 20,0J
A temperatura de 2,00m o l s de um gás ideal monoatômico é aumentada de 15,0K a volume constante. Determine (a) o trabalho W realizado pelo gás, (b) a quantidade Q de calor transferida para o gás, (c)
A massa da molécula de um gás pode ser calculada a partir do calor específico a volume constante c V . (Note que não se trata de C V ) Tome c V = 0,075c a l / g ° C para o argônio e calcule (a) a mass
Fornecemos 70J de calor a um gás diatômico, que se expande a pressão constante. As moléculas do gás giram, mas não oscilam. De quanto a energia interna do gás aumenta?