Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida/retirada para que ocorra a seguinte transformação a p=1 bar: H2 O(g, 115^circ C) H2 O(1,10^circ C). Dados: n= 2 mol, Cp, 1=75,3 J /(K mol), Cp, g=33,6 J /(K mol), entalpia molar de vaporização (De.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a quantidade de calor que precisa ser fornecida ou retirada para transformar 2 mols de água em fase gasosa a 115°C e 1 bar para água líquida a 10°C. Vamos usar conceitos de calor específico e entalpia de vaporização para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que essa transformação envolve duas etapas principais:
  1. Resfriamento do vapor de água de 115°C até a temperatura de condensação.
  2. Condensação do vapor em água líquida.
  3. Resfriamento da água líquida de 100°C (temperatura de condensação) até 10°C.
Vamos calcular o calor envolvido em cada uma dessas etapas.

Passo 3

Etapa 1: Resfriamento do vapor de 115°C até 100°C
Usamos a fórmula do calor sensível:
Q1 = n cdot Cp,g cdot De
Onde:
  • Q1 = 2 cdot 33,6 cdot 15 = 1008 , J
  • (calor específico do vapor)
Calculando:
Como estamos resfriando, o calor será retirado, então .

Passo 4

Etapa 2: Condensação do vapor a 100��C
Aqui usamos a entalpia de vaporização:
Q2 = -n cdot De
Onde:
  • Q2 = -2 cdot 40660 = -81320 , J
Calculando:
O sinal negativo indica que o calor está sendo retirado durante a condensação.

Passo 5

Etapa 3: Resfriamento da água líquida de 100°C até 10°C
Novamente, usamos a fórmula do calor sensível:
Q3 = n cdot Cp,l cdot De
Onde:
  • Q3 = 2 cdot 75,3 cdot 90 = 13554 , J (calor específico da água líquida)
Calculando:
Como estamos resfriando, o calor será retirado, então .

Passo 6

Etapa 4: Somando todos os calores
Agora, somamos os calores das três etapas:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3
Qtotal = (-1008) + (-81320) + (-13554) = -96082 , J

Resposta

A quantidade total de calor que deve ser retirada é de –96.082 J.

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