SóProvas

ID
2074768
Banca
Marinha
Órgão
EFOMM
Ano
2016
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Em um cilindro isolado termicamente por um pistão de peso desprezível encontra-se m = 30 g de água a uma temperatura de 0°C. A área do pistão é S = 512 cm2 , a pressão externa é p = 1 atm. Determine a que altura, aproximadamente, eleva-se o pistão, se o aquecedor elétrico, que se encontra no cilindro, desprende Q = 24 200 J.

Dados: Despreze a variação do volume de água; 1 cal = 4,2 J; R = 0,082 atm.L/mol.K; MH2O = 18 g/mol); cágua = 1,0 cal/gºC; e Lvapor = 540 cal/g.

Alternativas
Comentários
  • De acordo com o enunciado, tem-se:
    a) cálculo de mvapor
    Qcalor desprendido = (mágua . cágua . ΔT) + (mvapor . Lvapor)
    24200 = (30.10-3.4,2.103.102) + (mvapor . 10-3.540.4,2.103)
    24200 = 12600 + 2268 mvapor
    11600 = 2268 mvapor
    mvapor = 5,115

    b) cálculo da altura (h)
    h = mvapor . R . T / Mágua . S
    h = 5,115 . 103 . 0,082 . 373 / 18 . 512
    h = 156447,39 / 9216
    h = 16,97 , aproximadamente 17cm

    Resposta C)











    • Energia para água aquecer até ebulição:

    30g×4,2J/g°C×(100-0)°C=12600J

    • Energia restante para vaporizar:

    24000J-12600J=11400J

    11400J=Mv×540cal/g×4,2J/cal

    Mv≃5,03g. Apenas essa massa de vapor que irá deslocar o pistão.

    Trabalho=nRT

    PdV=nRT

    Altura=nRT/P×A.

    Massa de vapor em mols: 5,03g/(18g/mol)≃0,28mol.

    1 litro =10^3cm^3.

    Altura=[0,28×0,082×(273,15+100)×10^3]/(1×512)

    Altura≃16,7cm.

    Gabarito C.

    Obs.: temos que utilizar a escala Kelvin de temperatura. Como está havendo uma mudança de fase de líquido para vapor, a temperatura se mantém fixa nos 100°C.