Determine a temperatura de ebulição da água sob uma pressão de 2.5bar.
Quais os possíveis motivos da diferença nos resultados?
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:
Aqui P₂ = 2,5 bar e P₁ = 1,013 bar. Queremos T₂.
Passo 3
Isolando
:
Substituindo números:
Logo
Passo 4
Se a gente buscar numa tabela de vapor (steam tables) a pressão de 2,5 bar (0,25 MPa), encontra
A diferença (~128 °C vs 120 °C) vem de:
- A Clausius–Clapeyron integrada assume ΔHᵥₐₚ constante, mas ΔH varia com T.
- Não consideramos desvios de gás ideal no vapor.
- 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
• 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.