Questão 4

Ainda não respondida
Vale 20 ponto(s).

Atenção! Para esta questão, utilize o ponto (.) como separador decimal.

Suponha que colocamos 4 g de água numa panela de 4.8 L , com a tampa aberta. Esquentamos a água para que ela vaporize isobaricamente à pressão atmosférica 1600 cm^3. Supondo-se que o volume no estado de vapor é de 10^3 kg / m^3, encontre o trabalho realizado sobre o gás na expansão. Dê sua resposta em Joules. Considere a densidade da água líquida como sendo de .

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Estamos trabalhando com Termodinâmica, especificamente com o conceito de trabalho realizado durante uma expansão de vapor. Precisamos calcular o trabalho realizado sobre o gás quando a água é aquecida e vaporiza mantendo a pressão constante (isobaricamente). Para isso, vamos usar a fórmula do trabalho em processos isobáricos e converter todas as unidades para o Sistema Internacional de Unidades (SI).

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados fornecidos na questão:
  • Massa de água: 4 g
  • Volume da panela: 4,8 L
  • Pressão atmosférica: 1.013 times 10^5 Pa
  • Volume final do vapor: 1600 cm³
  • Densidade da água líquida: 10^3 kg/m³

Passo 3

Vamos converter todas as unidades para o SI para facilitar os cálculos:
  • Massa da água: 4 g = 0,004 kg
  • Volume da panela: 4,8 L = 0,0048 m³
  • Volume final do vapor: 1600 cm³ = 0,0016 m³

Passo 4

Precisamos calcular o volume inicial da água líquida. Sabemos que a densidade ( rho) é dada por:
rho = mV
Onde:
  • rho = densidade
  • m = massa
  • V = volume
Rearranjando para encontrar o volume ( V):
V = mrho
Substituindo os valores:
Vinicial = 0,004, kg10^3, kg/m^3 = 4 times 10^-6, m^3 = 0,000004, m^3

Passo 5

Agora, vamos calcular a variação de volume ( De) durante a expansão:
De
Para simplificar, podemos arredondar para:
De

Passo 6

O trabalho ( W) realizado em um processo isobárico é dado pela fórmula:
W = P times De
Onde:
  • P = pressão constante
  • De = variação de volume
Substituindo os valores:
W = 1.013 times 10^5, Pa times 0,0016, m^3

Passo 7

Realizando a multiplicação:
W = 1.013 times 10^5 times 0,0016 = 162,08, J
Podemos arredondar para:
W approx 162, J

Resposta

O trabalho realizado sobre o gás na expansão é de aproximadamente 162 J.

Exercícios relacionados