Agua exposta ao ar livre a 32°C evapora devido ao escape

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Resnick, Halliday, Krane - Física 2 - 5a Ed. - LTC - 2003. Cap. 23 – A Primeira Lei da Termodinâmica 
1 
 
 
RESNICK, HALLIDAY, KRANE, FÍSICA, 5.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 2003. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 23 - A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
09. Água exposta ao ar livre a 32oC evapora devido ao escape de algumas moléculas da superfície. 
O calor de vaporização é aproximadamente igual a εn , onde ε é a energia média das moléculas 
que escapam e n é o número de moléculas por quilograma. (a) Determine ε. (b) Qual a razão 
entre ε e a energia cinética média de moléculas de H2O, supondo que a energia cinética esteja 
relacionada com a temperatura da mesma forma que nos gases. 
 (Pág. 279) 
Solução. 
(a) Segundo o enunciado, o calor de vaporização Lv vale: 
 vL nε= 
Logo: 
 vL
n
ε = 
Como n é o número de moléculas por quilograma, podemos substituí-lo pela razão NA/M, onde NA é 
o número de Avogadro e M é a massa molar da água (confira a dimensão da razão NA/M). 
 
( )( )
( )
3
20
23 1
2, 256 J/kg 18 10 kg/mol
6,7455 10 J
6,02 10 mol
v v
A A
L L M
N N
M
ε −
−
×
= = = = ×
×
 
 206,75 10 Jε −≈ × 
(b) O problema pede para calcular a razão entre ε e Kmed, supondo que a água tenha comportamento 
de um gás. Logo: 
 
( )
( )( )
20
23
med
2 6,7455 10 J2 10,67903 3 3 1,38 10 J/K 305,15 K
2
K kTkT
ε ε ε
−
−
×
= = = =
×

 
 
med
10,7
K
ε
≈