Na vaporização de um grama de água líquida a
e 1 bar são formados 1671 mL de vapor de água. Se a quantidade de calor absorvida foi de 2260 J , calcule
e
para o processo
. Quais os valores de
e
molares nessa temperatura? (A densidade da água líquida é
).
R.
R.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados:
- massa de água:
. - temperatura:
(ou ). - pressão:
. - volume do vapor formado:
. - calor absorvido (na vaporização):
. - densidade da água líquida:
.
O enunciado pede:
- calcular
e para o processo (para 1 g de água); - calcular os valores molares
e nessa temperatura.
Passo 2
Conceitos essenciais (explicação didática, devagarzinho):
- Entalpia
é uma função de estado definida por , onde é a energia interna do sistema, a pressão e o volume. A variação de entalpia satisfaz
- Em um processo realizado à pressão constante (aqui
), a quantidade de calor trocada com o ambiente à pressão constante é igual à variação de entalpia:
No enunciado o calor absorvido foi medido em condições de vaporização a
, então podemos afirmar diretamente
- Para obter
usamos a relação anterior isolando :
Como a pressão é constante,
, onde
é a variação de volume entre vapor e líquido. Portanto precisamos calcular
a partir dos dados.
Passo 3
Transformar volumes e achar o volume do líquido (passo a passo):
- volume do vapor (dado):
. Escrevendo em TeX:
- volume do líquido: usar a densidade
. Para ,
Como
,
- variação de volume:
Passo 4
Calcular
(trabalho de expansão à pressão externa constante):
- converter pressão:
. - calcular
Arredondando razoavelmente, usamos
.
Passo 5
Calcular
usando
:
Interpretação curta: parte do calor fornecido vai para aumentar a energia interna (vaporização) e parte é gasta como trabalho contra a pressão externa para expandir o volume.
Passo 6
Passar para valores molares (usar massa molar aproximada
, que é o valor usual em exercícios deste tipo):
- número de moles em
:
- entalpia molar de vaporização:
- energia interna molar de vaporização:
Passo 7
Checagem rápida (opcional, para ganhar confiança): usar a equação de gás ideal para estimar
via
. Tomando
e
,
que é próximo, mas não exatamente igual a
calculado diretamente a partir do volume fornecido (
). Isso mostra consistência razoável (diferenças pequenas devido a arredondamentos/medidas). Usou-se aqui o valor de
calculado diretamente das medidas fornecidas, que é o procedimento correto para achar
.