O nitrogênio a
é aquecido até 500 K . Determine a variação de entalpia usando
a Tabela A.5.
a Tabela A.5.
Passo 1
O enunciado dá:
- Substância: nitrogênio.
- Estado inicial:
e . - Estado final:
. - Pede: a variação de entalpia
usando a Tabela A.5.
Observação importante: a Tabela A.5 mencionada não foi enviada. Como a instrução do enunciado exige “usar a Tabela A.5” e essa tabela contém os valores tabulados de entalpia necessários para obter
com exatidão, não é possível extrair os números exatos pedindo-se “usar a Tabela A.5” sem que a tabela seja fornecida. Portanto não posso obter o valor exato da Tabela A.5. Vou, entretanto, explicar passo a passo como resolver usando a Tabela A.5 e, para ajudar a estudar, apresentar também um cálculo aproximado (método alternativo) que pode ser feito quando a tabela não está disponível.
Passo 2
O que é a variação de entalpia e como a tabela é usada (aula curta e prática).
- Entalpia específica
é energia por unidade de massa associada ao conteúdo térmico da substância; unidade usual: ou . - A variação de entalpia entre dois estados é
- Em muitas tabelas para gases ideais (ou nas tabelas de propriedades), os valores de
são apresentados para vários e (às vezes) para várias pressões. Para um gás ideal depende essencialmente só de ; para gás real a dependência em pode existir, especialmente em pressões elevadas. - Como usar a Tabela A.5 (passos práticos na prova):
- Localizar a linha com
e ler (confirmar unidades). - Localizar a linha com
e ler . - Calcular
. - Verificar a pressão: se a tabela fornece
a uma pressão diferente de , verificar nota sobre dependência de pressão. Se a tabela der para gás ideal, normalmente não precisa ajustar por pressão; se o gás estiver em condição fortemente não-ideal (alta pressão), a tabela pode ter entradas para a pressão dada e deve-se usar o valor na pressão correta.
- Localizar a linha com
Passo 3
Unidades e conversões que sempre verificar (passo prático de prova).
- Confirme unidade de
na tabela: geralmente . - Se a tabela der entalpia molar
em , converter para massa específica usando a massa molar do nitrogênio: a massa molar do é . Conversão:
- Sempre subtrair
no mesmo referencial (a tabela usa a mesma referência para as duas temperaturas).
Passo 4
Método alternativo (quando a tabela não está disponível): integrar
.
- Teoria: para um fluido (em processo sem mudança de composição química) vale
onde
é o calor específico (por unidade de massa) em
. Se a tabela dá
por mol, usar
e converter:
- Casos práticos:
- Se
for aproximadamente constante no intervalo, pode-se aproximar por
- Para gases diatômicos como
a temperatura entre e o varia pouco, então essa aproximação dá bom resultado rápido na prova.
- Se
Passo 5
Cálculo numérico aproximado (exemplo passo a passo) — útil para estimativa e para comparar com o valor da tabela quando tiveres a Tabela A.5 na mão.
- Vou estimar usando calor molar aproximado de
. Um valor típico razoável é perto de ; aumentando até esse valor sobe um pouco (por exemplo para ). Vou fazer dois cálculos simples: - Aproximação com
(constante): Converter para por massa usando : (Aqui mostrei cada etapa: produto, depois divisão pela massa molar.) - Aproximação com
médio entre 300 e 500 K, por exemplo :
- Aproximação com
- Interpretação: essas estimativas dão
na faixa de aproximadamente a . Isso é uma boa estimativa rápida na prova quando a tabela não está acessível.
Passo 6
Conclusão prática e orientação para a prova:
- Se tiveres a Tabela A.5 diante de ti: pegue nela, leia
e e faça a subtração direta. Esse é o procedimento correto solicitado pelo enunciado. - Como a Tabela A.5 não foi fornecida aqui, não posso afirmar o valor exato que a Tabela A.5 dá; apenas posso apresentar uma estimativa baseada em
. - A estimativa prática (obtida no Passo 5) é
a , ou seja, cerca de a . Quando tiveres a Tabela A.5, comparares esses números com a diferença direta .
Resposta
Não é possível determinar exatamente sem a Tabela A.5 (valores de
em
e
).
Estimativa aproximada: (valor aproximado usando
médio).
Estimativa aproximada: