(0,2 ponto) Quando um líquido é vaporizado, sua mudança na energia interna não é igual ao calor adicionado. Por quê?

Passo 1

O enunciado trata da vaporização de um líquido a pressão constante e pergunta por que a variação de energia interna não é igual ao calor fornecido. O conteúdo é a 1ª lei da termodinâmica e o conceito de entalpia em processos a pressão constante.

Passo 2

Aplicamos a 1ª lei da termodinâmica a um sistema fechado:
\Delta U = Q - W
Em processos à pressão constante, o trabalho realizado pela expansão do vapor contra a pressão externa é
W = p\,\Delta V
Logo, substituindo em \Delta U = Q - W, obtemos
Q = \Delta U + p\,\Delta V
e reconhecemos que
Q = \Delta H

Passo 3

O calor de vaporização medido a pressão constante é a variação de entalpia \Delta H, que engloba tanto o aumento da energia interna quanto o trabalho de expansão p\,\Delta V. Por isso \Delta U (que só mede o aumento da energia interna) não é igual ao calor fornecido Q.

Resposta

Porque durante a vaporização parte do calor fornecido se converte em trabalho de expansão p\,\Delta V, de modo que
Q = \Delta U + p\,\Delta V
e não simplesmente Q = \Delta U.

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