Calcule q, w, De<a U e De<a H para a vaporização de 10 g de água, a 100^circ C e pressão de 1,0 atm. De<a vapH da água é 2260 J / g. Considere o comportamento de um gás ideal e densidade da água 100 ^circ C de 0,9588 g / cm^3. R

Passo 1

O enunciado pede para vaporizarmos 10,g de água a 100^circC e 1,0,atm e calcular: o calor trocado ( q), o trabalho de expansão ( w), a variação de energia interna ( De<a U) e a variação de entalpia ( De<a H). Vamos usar:
1. qp = m ,De<avapH a pressão constante.
2. w = -p,De<a V para gás ideal.
3. De<a U = q + w.
4. De<a H = qp.

Passo 2

Calculamos a quantidade de matéria vaporizada e os volumes inicial (líquido) e final (gás).
A massa molar da água é M=18,015,g/mol, logo
n = mM = 1018,015approx0,555 mol
O volume inicial do líquido é
Vliq = mrho = 10 g0,9588 g/cm^3 approx10,43 cm^3 = 1,043times10^-5 m^3
O volume final do vapor (gás ideal) a T=100+273,15=373,15,K e p=1,01325times10^5,Pa é
Vgas = nRTp = 0,555cdot8,314cdot373,151,01325times10^5 approx1,701times10^-2 m^3
Assim,
De<a V = Vgas - Vliq approx1,701times10^-2 - 1,043times10^-5 approx1,699times10^-2 m^3

Passo 3

O calor trocado a pressão constante é dado por
q = m,De<avapH = 10 gtimes2260Jg =2,26times10^4 J

Passo 4

O trabalho de expansão contra a pressão externa é
w = -p,De<a V = -l(1,01325times10^5 Par)l(1,699times10^-2 m^3r) approx -1,72times10^3 J

Passo 5

A variação de energia interna segue de De<a U = q + w:
De<a U = 2,26times10^4 -1,72times10^3 =2,0876times10^4 J approx2,09times10^4 J

Passo 6

A variação de entalpia a pressão constante é exatamente o calor trocado:
De<a H = q = 2,26times10^4 J

Resposta

q = +2,26times10^4 J w = -1,72times10^3 J De<a U = +2,09times10^4 J De<a H = +2,26times10^4 J

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