Se 2,000 g de vapor d’água, a 100,0 ºC, na pressão atmosférica, ocupam um volume de 3342 cm3, quando este vapor é todo transformado em líquido, o mesmo ocupa um volume de 2,000 cm3. Calcule a variação da energia interna ( triangle U) para este processo.
Outros dados: Calor latente da água no ponto de ebulição L_{ag} = 2,26 x 10^6 J/ Kg;
Relação atm-Pascal: 1,000,atm = 101,3 x10^3 Pa
- A) triangle U = + 7,18,Kj
- B) triangle U = - 4,18,Kj
- C) triangle U = + 7,18,Kj
- D) triangle U = - 7,18,Kj
- E) triangle U = + 10,1,Kj
Resposta:
A resposta correta é a letra B) ΔU = -4,18 kJ.
Para calcular a variação da energia interna (ΔU) para este processo, devemos considerar que o vapor de água se transforma em líquido, ou seja, há uma condensação do vapor.
Como o processo ocorre à pressão atmosférica, não há trabalho realizado sobre o sistema. Além disso, como o sistema é fechado, não há transferência de matéria.
Portanto, a variação da energia interna (ΔU) é igual ao calor latente de condensação (L) vezes a massa de vapor de água (m) que se condensa:
ΔU = -m * L
Como o calor latente de condensação da água no ponto de ebullição é de 2,26 x 106 J/kg, e a massa de vapor de água é de 2000 g = 2 kg, temos:
ΔU = -2 kg * 2,26 x 106 J/kg = -4,52 x 106 J = -4,18 kJ
Portanto, a resposta correta é a letra B) ΔU = -4,18 kJ.
Note que o sinal negativo indica que a energia interna do sistema diminui, pois a condensação do vapor absorve calor do meio.
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