Num dia frio de inverno a temperatura é de
e 1 kg de água a
é disponível. Assuma que o volume de água é constante e obtenha o trabalho máximo que pode ser obtido quando a água é esfriada para temperatura ambiente. (Dados:
. K e pode ser assumido como independente da temperatura para o intervalo trabalhado)
Passo 1
Nesse exercício, temos 1 kg de água a
sendo resfriada para a temperatura ambiente de
, mantendo o volume constante. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a capacidade calorífica a volume constante (
), para calcular o trabalho máximo que pode ser obtido nesse processo.
Passo 2
Primeiro, precisamos determinar quantos mols de água estão presentes. Sabemos que a massa da água é 1 kg (1000 g) e a massa molar da água (
) é aproximadamente 18 g/mol. Assim, o número de mols (
) é:
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de calor removido quando a água é resfriada de
para
. Usamos a fórmula:
Onde
é a variação de temperatura. Substituindo os valores:
O sinal negativo indica que o calor está sendo removido da água.
Passo 4
Para encontrar o trabalho máximo que pode ser obtido, consideramos que esse trabalho é igual ao calor removido no processo reversível a volume constante. Portanto:
Resposta
O trabalho máximo que pode ser obtido é aproximadamente
.