Determine a fase da seguinte substância e a informação pedida: Nitrogênio:
?
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o enunciado está pedindo. Queremos descobrir em qual fase (sólido, líquido ou gasoso) o nitrogênio está às 110 K, com um volume específico de 0.010 m³/kg, e também determinar a energia interna
dessa substância. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especialmente propriedades de substâncias puras e tabelas de propriedades do nitrogênio.
Passo 2
Vamos começar verificando a temperatura fornecida: 110 K. Precisamos comparar essa temperatura com a temperatura de ebulição do nitrogênio para determinar em qual fase ele está.
Passo 3
A temperatura de ebulição normal do nitrogênio é aproximadamente 77 K. Isso significa que, a 77 K, o nitrogênio muda de estado líquido para gasoso. Como nossa temperatura de 110 K é maior que 77 K, o nitrogênio estará na fase gasosa.
Passo 4
Agora que sabemos que o nitrogênio está na fase gasosa, vamos determinar a energia interna
. Para gases ideais, a energia interna depende apenas da temperatura e pode ser calculada usando a fórmula:
onde
é a constante específica do gás e
é a temperatura.
Passo 5
Primeiro, precisamos encontrar o valor de
para o nitrogênio. A constante específica
para o nitrogênio é aproximadamente 0.2968 kJ/(kg·K).
Passo 6
Agora, substituímos os valores na fórmula da energia interna:
Passo 7
Fazendo as contas:
Arredondando, temos aproximadamente 49.0 kJ/kg.
Resposta
O nitrogênio está na fase gasosa a 110 K e a energia interna
é aproximadamente 49.0 kJ/kg.