Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida/retirada para que ocorra a seguinte transformação a
bar:
. Dados:
, entalpia molar de vaporização
.
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:
- Resfriamento do vapor de água de 115°C até a temperatura de condensação.
- Condensação do vapor em água líquida.
- 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:
Onde:
-
-
(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:
Onde:
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:
Onde:
-
(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:
Resposta
A quantidade total de calor que deve ser retirada é de –96.082 J.