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
. Supondo-se que o volume no estado de vapor é de
, 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:
Pa - Volume final do vapor: 1600 cm³
- Densidade da água líquida:
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 (
) é dada por:
Onde:
-
= densidade -
= massa -
= volume
Rearranjando para encontrar o volume (
):
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de volume (
) durante a expansão:
Para simplificar, podemos arredondar para:
Passo 6
O trabalho (
) realizado em um processo isobárico é dado pela fórmula:
Onde:
-
= pressão constante -
= variação de volume
Substituindo os valores:
Passo 7
Realizando a multiplicação:
Podemos arredondar para:
Resposta
O trabalho realizado sobre o gás na expansão é de aproximadamente 162 J.