Um sistema lechado contém uma substância pura como liquido saturado 0 sistema é então aquecido a pressão constante, até se tornar vapor superaquecido. Analise as afirmativas abaixo sobre este processo.
I. A entalpia varia mais significativamente que a energia interna.
II. A variação da energia interna é idêntica à variação da entalpia, já que ambas dependem somente da variação da temperatura.
III. O volume especifico do sistema varia mesmo que a pressão seja constante.
IV. O calor transferido ao sistema é igual à variação de entalpia.
E verdade o que se afirma
A) apenas em l e III.
B) apenas em l e IV.
C) apenas em II e IV.
D) apenas em III e IV.
E) apenas em l, III e IV.

Passo 1

O enunciado descreve um sistema fechado contendo inicialmente líquido saturado de uma substância pura, que é aquecido a pressão constante até se tornar vapor superaquecido. O conteúdo da matéria é termodinâmica de sistemas fechados e propriedades termodinâmicas (energia interna, entalpia, volume específico). Para resolver, vamos usar:
  1. A definição de entalpia, \displaystyle h = u + Pv.
  2. A primeira lei para sistema fechado: Q - W = \Delta U e W = \displaystyle\int P\,dV.

Passo 2

Analisando a afirmativa I: “A entalpia varia mais significativamente que a energia interna.”
Como \displaystyle h = u + Pv, ao aquecer de líquido saturado a vapor superaquecido a pressão constante, ocorre grande variação de volume específico v, então o termo Pv adiciona um valor significativo à variação de entalpia. Logo, \Delta h > \Delta u e a afirmativa I é verdadeira.

Passo 3

Analisando a afirmativa II: “A variação da energia interna é idêntica à variação da entalpia, já que ambas dependem somente da variação da temperatura.”
Mesmo para gás ideal tem-se \Delta h = \Delta u + R\,\Delta T, mostrando que \Delta h\neq\Delta u. No caso real com mudança de fase, a dependência de Pv ressalta ainda mais a diferença. Portanto, a afirmativa II é falsa.

Passo 4

Analisando a afirmativa III: “O volume específico do sistema varia mesmo que a pressão seja constante.”
Ao aquecer de líquido para vapor, o volume específico aumenta muito, mesmo com pressão fixa. Logo, a afirmativa III é verdadeira.

Passo 5

Analisando a afirmativa IV: “O calor transferido ao sistema é igual à variação de entalpia.”
Para processo a pressão constante em sistema fechado vale
Q = \Delta U + \int P\,dV = \Delta U + P\,\Delta V = \Delta H.
Portanto, Q = \Delta H e a afirmativa IV é verdadeira.

Resposta

E) apenas em I, III e IV.

Exercícios relacionados