E. 120,0 \mathrm{~g}.
4. Suponha que temos 0,5 \mathrm{~kg} de água líquida a 100^{\circ} \mathrm{C} convertida a vapor por ebulição à pressão atmosférica. Se o seu volume mudar de 1,010^{-3} \mathrm{~m}^{3} para 1,8 \mathrm{~m}^{3} \mathrm{no} final do processo, qual será a mudança na energia interna do sistema durante o processo de ebulição? Considere \mathrm{W}=\mathrm{p}\left(\mathrm{V}_{\mathrm{f}}-\mathrm{V}_{\mathrm{i}}\right) e calor de vaporização \mathrm{L}_{\mathrm{V}}=2.260 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}.
A. 900 kJ .
B. 948 kJ .
C. 1.030 kJ .
D. 2.000 kJ .
E. 2.345 kJ .

Passo 1

O enunciado trata da vaporização de m=0,5\\ \mathrm{kg} de água a 100^\circ\mathrm{C} sob pressão atmosférica, com volume inicial V_i=1{,}0\times10^{-3}\\ \mathrm{m}^3 e final V_f=1{,}8\\ \mathrm{m}^3. Para achar a variação da energia interna \Delta U usamos a primeira lei da Termodinâmica:
\Delta U = Q - W,
onde Q é o calor de vaporização e W o trabalho de expansão. Sabemos que
Q = m\,L_v \quad\text{e}\quad W = p\,(V_f - V_i),
com L_v=2{,}260\\ \mathrm{kJ/kg} e p\approx1{,}0\times10^5\\ \mathrm{Pa}.

Passo 2

Calcular o calor absorvido:
Q = m\,L_v = 0,5\\ \mathrm{kg}\times2\,260\\ \mathrm{kJ/kg} = 1\,130\\ \mathrm{kJ}.

Passo 3

Calcular o trabalho de expansão contra a pressão atmosférica:
\Delta V = V_f - V_i = 1{,}8\\ \mathrm{m}^3 - 1{,}0\times10^{-3}\\ \mathrm{m}^3 = 1{,}799\\ \mathrm{m}^3,
W = p\,\Delta V = 1{,}0\times10^5\\ \mathrm{Pa}\,\times1{,}799\\ \mathrm{m}^3 = 1{,}799\times10^5\\ \mathrm{J} = 180\\ \mathrm{kJ}.

Passo 4

Aplicando a primeira lei:
\Delta U = Q - W = 1\,130\\ \mathrm{kJ} - 180\\ \mathrm{kJ} = 950\\ \mathrm{kJ}\\ (\text{aprox. }948\\ \mathrm{kJ}).

Resposta

B. 948 kJ.

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