Calcule e quando se aquece 200 g de água líquida de para , sob pressão constante de 101 kPa . Dados para a água líquida: . R.: .

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a quantidade de calor ( ), o trabalho realizado ( ), a variação de entalpia ( ) e a variação de energia interna ( ) quando a gente aquece 200 g de água de para , mantendo a pressão constante de 101 kPa. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, como calor a pressão constante, trabalho de expansão e as relações entre entalpia e energia interna.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor ( ) necessária para aquecer a água. A fórmula que usamos aqui é:
Onde:
  • é a massa da água (200 g),
  • é a capacidade calorífica a pressão constante (75,3 J/mol·K),
  • é a variação de temperatura ( ).
Primeiro, precisamos converter a massa de água para mols. Sabemos que a massa molar da água ( ) é 18,0 g/mol:
Agora, podemos calcular :

Passo 3

Agora, vamos calcular o trabalho realizado ( ). Como a pressão é constante, usamos a fórmula:
Para isso, precisamos encontrar a variação de volume ( ). Sabemos que a dilatação volumétrica pode ser aproximada por:
Onde é o coeficiente de dilatação volumétrica. Porém, dado que a água tem uma densidade constante e a variação de temperatura não altera significativamente o volume, podemos simplificar e considerar que o trabalho realizado é muito pequeno. De fato, para a água líquida, o trabalho é aproximadamente:

Passo 4

Vamos agora determinar a variação de entalpia ( ). Em processos a pressão constante, a variação de entalpia é igual à quantidade de calor transferido:

Passo 5

Por fim, vamos calcular a variação de energia interna ( ). Sabemos que:
Como o trabalho realizado é muito pequeno, a variação de energia interna praticamente iguala a variação de entalpia.

Resposta

; ; .

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