Uma panela contém 2 litros de água recém tirada da geladeira a 5^circ C. Esta panela é levada ao fogo e a água é aquecida até 80^circ C, a uma pressão ambiente de 100 kPa . Determine o calor absorvido (a) usando a primeira lei da termodinâmica e as energias internas (b) usando a primeira lei da termodinâmica e o conceito de entalpia © usando o calor específico.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos conta que temos 2 litros de água a 5°C, que são aquecidos até 80°C sob pressão ambiente de 100 kPa. A matéria envolvida aqui é Termodinâmica, e especificamente vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, energia interna, entalpia e calor específico para resolver as partes (a), (b) e © do exercício.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a Primeira Lei da Termodinâmica. Ela basicamente diz que a energia total de um sistema permanece constante, ou seja, a energia adicionada como calor (Q) é igual à mudança na energia interna (ΔU) mais o trabalho (W) realizado pelo sistema:
Q = De

Passo 3

No caso da panela com água, se considerarmos que não há trabalho realizado (já que o volume não está mudando de forma significativa), podemos simplificar a equação para:
Q = De
Então, o calor absorvido é igual à mudança na energia interna da água.

Passo 4

Para calcular a mudança na energia interna (ΔU), usamos a fórmula:
De
Onde:
  • é a massa da água
  • é o calor específico a volume constante
  • é a variação de temperatura

Passo 5

Primeiro, vamos converter o volume de água para massa. Sabemos que a densidade da água é aproximadamente 1 kg/L, então:
m = 2 , litros times 1 , kglitro = 2 , kg

Passo 6

Agora, calculamos a variação de temperatura:
De

Passo 7

O calor específico a volume constante ( ) para a água não é tão comum, mas para simplificar, podemos usar o calor específico a pressão constante ( ), que é aproximadamente .

Passo 8

Agora, aplicamos os valores na fórmula da energia interna:
De

Resposta

O calor absorvido pela água ao ser aquecida de 5°C a 80°C é de aproximadamente 627 kJ.

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