Calcule os valores de De e De para 1 kg de água, quando vaporizado na temperatura constante de 100^circ C e sob uma pressão constante de 101,33 kPa. Nessas condições, os volumes específicos da água líquida e do vapor dágua são, respectivamente, 0,00104 e 1,673 m^3 / kg. Para essa mudança, uma quantidade de 2;256,9 kJ de calor é adicionada a água.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular três grandezas termodinâmicas ( De, De e De) para 1 kg de água que está sendo vaporizada a uma temperatura constante de 100^circ C e pressão constante de 101,33 kPa. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica relacionados a mudanças de fase, especificamente a vaporização, além de usar as informações dadas sobre volumes específicos e a quantidade de calor adicionada.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que cada uma dessas grandezas representa:
  • De: Variação da energia interna. É a quantidade de energia armazenada no sistema.
  • De: Variação da entalpia. Representa a energia total do sistema, incluindo a energia interna e a energia associada ao trabalho de expansão ou compressão.
  • De: Variação da entropia. Mede a desordem ou a quantidade de energia disponível para realizar trabalho.

Passo 3

Começamos calculando a variação da entalpia ( De). Em um processo a pressão constante, a variação de entalpia é igual à quantidade de calor adicionada ao sistema:
De
Sabemos que Q = 2256,9 , kJ, então:
De

Passo 4

Agora, vamos calcular a variação da energia interna ( De). A relação entre De e De é dada por:
De
Como a pressão é constante, podemos simplificar para:
De
Precisamos calcular De, que é a variação do volume específico multiplicada pela massa:
Deí
Onde:
  • Vvapor = 1,673 , m^3/kg
  • Vlíquido = 0,00104 , m^3/kgí
  • m = 1 , kg
Então:
De
Agora, multiplicamos pela pressão (lembrando de converter a pressão para kPa):
P De
Agora podemos encontrar De:
De

Passo 5

Por fim, vamos calcular a variação da entropia ( De). A relação entre entalpia e entropia em um processo a temperatura constante é:
De
Precisamos converter a temperatura para Kelvin:
T = 100^circ C + 273,15 = 373,15 , K
Agora, calculamos:
De

Resposta

Para a vaporização de 1 kg de água a 100^circ C e 101,33 kPa, temos:
De
De
De

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