Determine a temperatura de ebulição da água sob uma pressão de 2.5bar.
Quais os possíveis motivos da diferença nos resultados?

Passo 1

Beleza! O enunciado pede para a gente descobrir a que temperatura a água ferve quando a pressão é de 2,5 bar. Isso é um problema de equilíbrio de fases (liquido–vapor). Para resolver, vamos usar:
  • A equação de Clausius–Clapeyron aproximada, que relaciona pressão e temperatura de ebulição.
  • Dados: pressão normal de ebulição (P₁ = 1,013 bar a T₁ = 373,15 K), ΔHᵥₐₚ de água (~40 660 J/mol) e a constante dos gases R = 8,314 J/(mol·K).
  • Depois, comparar com o valor real em tabela de vapor (steam tables).

Passo 2

A gente escreve a forma integrada da Clausius–Clapeyron para a variação de pressão:
lnP2P1 ;=; De
Aqui P₂ = 2,5 bar e P₁ = 1,013 bar. Queremos T₂.

Passo 3

Isolando 1T2 ;=;1T1;-;RDe:
ln2,51,013approx0,903, RDe
Substituindo números:
1T2= 1373,15 - 2,045times10^-4times0,903 approx 0,002679 - 0,000185 = 0,002494;rm K^-1
T2 = 10,002494approx401,2;rm Kapprox128,0;^circrm C
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Passo 4

Se a gente buscar numa tabela de vapor (steam tables) a pressão de 2,5 bar (0,25 MPa), encontra
Trm satapprox393,4;rm K;=;120,2;^circrm C
A diferença (~128 °C vs 120 °C) vem de:
  1. A Clausius–Clapeyron integrada assume ΔHᵥₐₚ constante, mas ΔH varia com T.
  2. Não consideramos desvios de gás ideal no vapor.
  3. Erros de arredondamento e método aproximado.

Resposta

Temperatura de ebulição da água a 2,5 bar:
• Valor aproximado pela equação de Clausius–Clapeyron: 128,0 °C
• Valor real em steam tables: 120,2 °C
Possíveis motivos da diferença:
  • Variação da entalpia de vaporização com a temperatura;
  • Desvios do comportamento ideal do vapor;
  • Aproximações e arredondamentos na integração da equação.

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