Questão 30. A massa de 1 kg de água líquida a
, temperatura considerada constante, está em um ambiente onde a pressão atmosférica é de 1 atm . Ao ser exercida sobre essa massa de água uma pressão de 100 atm , por meio de um pistão, nota-se que o volume de água não se alterou. A variação de entalpia, em kJ, foi de, aproximadamente:
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Passo 1
O enunciado nos fornece e pede o seguinte (vou listar exatamente os dados úteis):
- Massa da água:
. - Temperatura constante:
(não varia). - Pressão inicial:
. - Pressão final:
(aplicada por pistão). - Observação do enunciado: o volume da água não se alterou (aproximação de líquido incompressível).
- Pergunta: calcular a variação de entalpia da massa de água, em kJ, aproximadamente.
Passo 2
Qual fórmula usar? Explicação didática e intuitiva:
- A entalpia específica
(entalpia por unidade de massa) tem diferencial dado pela relação termodinâmica
onde:
-
é a temperatura (em K), -
é a entropia específica (em J·kg{-1}·K{-1}), -
é o volume específico (em m{3}·kg{-1}), -
é a pressão (em Pa). - Para um líquido praticamente incompressível, o volume específico
é praticamente constante quando a pressão muda. Assim, as variações de entalpia com pressão, à temperatura constante, são bem aproximadas por
Isso significa que, integrando entre os estados 1 e 2,
- A variação total de entalpia da massa
é
Explicação das unidades:
em m{3}·kg{-1} vezes
em Pa
N·m·kg{-1}=J·kg{-1}); multiplicando por
dá J.
Passo 3
Estimativa do volume específico
da água líquida a
:
- A densidade da água líquida a
vale aproximadamente . - O volume específico é
Passo 4
Converter pressões de atm para SI (Pascal) e calcular
:
- Uma atmosfera padrão é
. - Logo
- Diferença de pressão:
Passo 5
Calcular a variação de entalpia específica e total:
- Usando
,
- Em J por kg isto é
. - Para a massa
,
- Converter para kJ:
Passo 6
Interpretação final e arredondamento:
- Pela aproximação de líquido incompressível, a variação de entalpia da massa de
de água ao aumentar a pressão de para , mantendo a temperatura, é cerca de . - Isso corresponde à alternativa A.