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Considere que 1 kg de água líquida é convertida em vapor colocando-a em ebulição à pressão atmosférica padrão. O volume varia de um valor inicial de 1 x10-3 m3 como líquido e até 1,67 m3 como vapor. Determine para este processo: Lv= 2256 kJ/kg
(a) O trabalho realizado pelo sistema.
(b) O calor adicionado ao sistema.
(c) A variação de energia interna do sistema.
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ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, vamos analisar cada item solicitado. 1. Trabalho realizado pelo sistema (W): O trabalho realizado durante a transformação de líquido para vapor pode ser calculado pela fórmula: \[ W = P \Delta V \] Onde \( P \) é a pressão (em Pa) e \( \Delta V \) é a variação de volume. A pressão atmosférica padrão é aproximadamente \( 101325 \, \text{Pa} \). A variação de volume (\( \Delta V \)) é: \[ \Delta V = V_{vapor} - V_{líquido} = 1,67 \, m^3 - 1 \times 10^{-3} \, m^3 = 1,669 \, m^3 \] Agora, calculando o trabalho: \[ W = 101325 \, \text{Pa} \times 1,669 \, m^3 \approx 169,000 \, \text{J} \text{ ou } 169 \, kJ \] 2. Calor adicionado ao sistema (Q): O calor adicionado ao sistema durante a vaporização é dado pela fórmula: \[ Q = m \cdot L_v \] Onde \( m \) é a massa (1 kg) e \( L_v \) é o calor de vaporização (2256 kJ/kg). \[ Q = 1 \, kg \times 2256 \, kJ/kg = 2256 \, kJ \] 3. Variação de energia interna do sistema (\( \Delta U \)): A primeira lei da termodinâmica nos diz que: \[ \Delta U = Q - W \] Substituindo os valores que encontramos: \[ \Delta U = 2256 \, kJ - 169 \, kJ = 2087 \, kJ \] Resumindo: - (a) O trabalho realizado pelo sistema: 169 kJ - (b) O calor adicionado ao sistema: 2256 kJ - (c) A variação de energia interna do sistema: 2087 kJ Esses são os resultados para cada parte da questão!

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