5- Calcule De<a U e De<a S que ocorre durante a vaporização de 1 kg de H2 O a 150 ^circ C, supondo comportamento ideal para água vapor e que o volume molar da água líquida é negligenciável em relação ao volume molar do vapor. De<a H vap (150^circ C)=504,6 kcal / kg.

Passo 1

O enunciado pede a variação de energia interna De<a U e de entropia De<a S na vaporização de 1 kg de água a 150,^circC, supondo comportamento de gás ideal para o vapor e volume líquido desprezível. Vamos usar as relações termodinâmicas
De<a H = De<a U + De<a(pV), De<a S = De<a HT,
com De<a(pV)=nRT para gás ideal.

Passo 2

Calcular o número de mols de água em 1 kg:
n = mM = 1000 g18 g/mol = 55,56 mol

Passo 3

Determinar nRT em unidades de kcal. Primeiro convertemos
R = 8,314 J/(molcdot K) = 8,3144184 kcal/(molcdot K) = 0,001987 kcal/(molcdot K)
A temperatura absoluta é
T = 150,^circC + 273,15 = 423,15 K,
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nRT = 55,56 times 0,001987 times 423,15 = 46,71 kcal

Passo 4

Calcular a variação de energia interna usando
De<a U = De<a H - nRT
Substituindo De<a H=504,6 kcal e nRT=46,71 kcal,
De<a U = 504,6 - 46,71 = 457,9 kcal

Passo 5

Calcular a variação de entropia pela relação
De<a S = De<a HT = 504,6 kcal423,15 K = 1,192 kcal/K
Em unidades de SI, multiplica-se por 4184 J/kcal:
De<a S = 1,192 times 4184 = 4988 J/K

Resposta

De<a U = 457,9 kcal
De<a S = 1,192 kcal/K (ou 4,99times10^3 J/K)

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