A 373,15 K e 1atm, o volume molar da água líquida e do vapor de água são 1,88 times 10^-5 m^3 e 3,06 times 10^-2 m^3, respectivamente. Considerando que o calor de vaporização da água é 40,79 kJ / mol, calcule os valores de De e De para 1 mol no seguinte processo:
2 H2 O(l)(373,15 K; 1 atm) longrightarrow 2 H2 O(g)(373,15 K; 1 atm)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente tem um exercício de termodinâmica onde precisamos calcular as variações de entalpia ( De) e de energia interna ( De) para 1 mol de água no processo de vaporização. A matéria aqui envolve conceitos de calor de vaporização e as relações entre De e De. Para resolver, vamos precisar usar as fórmulas que relacionam essas grandezas e entender como aplicar o conceito de trabalho de expansão em processos a pressão constante.

Passo 2

Vamos começar calculando a variação da entalpia ( De). O calor de vaporização da água é dado como 40,79 kJ/mol. Isso significa que para cada mol de água que se transforma de líquida para gasosa, essa quantidade de energia é absorvida. Como queremos a variação para 1 mol, basta usar diretamente esse valor:
De

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação da energia interna ( De). A relação entre De e De é dada pela fórmula:
De
Como estamos considerando um processo a pressão constante, o termo De pode ser associado ao trabalho realizado pela expansão do gás. Podemos reescrever a fórmula para encontrar De:
De

Passo 4

Para calcular De, vamos considerar que a água vaporiza sob condições ideais. A mudança de PV pode ser aproximada por nRT, onde n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais ( 8,314 J/mol cdot K) e T é a temperatura em Kelvin.
Como estamos calculando para 1 mol:
De

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula da De:
De

Resposta

Para 1 mol de água no processo de vaporização a 373,15 K e 1 atm, temos:
De
De

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