Temos 50G De Vapor De Água A 120°C

Reza February 4, 2022
Temos 50g de vapor de água a 120°c. Que quantidade de calor deve ser

O problema apresentado nos fornece duas informações importantes: a quantidade de vapor de água e a sua temperatura. A partir desses dados, podemos realizar diversos cálculos termodinâmicos para entender melhor as propriedades desse gás e seu comportamento em diferentes condições.

A natureza do vapor de água

Antes de prosseguir com os cálculos, é importante entender as características do vapor de água e como ele se comporta em diferentes temperaturas e pressões.

  • O vapor de água é a forma gasosa da água, que é produzida quando a água líquida é aquecida acima do seu ponto de ebulição.
  • A temperatura de ebulição da água depende da pressão atmosférica. Sob condições normais de pressão (1 atm), a temperatura de ebulição da água é de 100°C.
  • Quando o vapor de água é resfriado, ele pode se condensar e voltar ao estado líquido. Esse processo libera uma grande quantidade de energia térmica, que é conhecida como calor latente de condensação.
  • O vapor de água é um gás incolor e inodoro, que é essencial para muitos processos industriais e para a vida na Terra. Ele é um dos principais componentes da atmosfera terrestre e é responsável por uma grande parte do efeito estufa.

Calculando as propriedades do vapor de água a 120°C

Com as informações fornecidas no problema, podemos realizar uma série de cálculos termodinâmicos para determinar as propriedades do vapor de água a 120°C.

Pressão de vapor

A primeira informação que precisamos determinar é a pressão do vapor de água a 120°C. Para isso, podemos utilizar a equação de Clausius-Clapeyron:

ln(P2/P1) = (ΔHvap/R) x (1/T1 – 1/T2)

onde:

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  • P1 é a pressão do vapor de água a uma temperatura T1 (100°C)
  • P2 é a pressão do vapor de água a uma temperatura T2 (120°C)
  • ΔHvap é o calor latente de vaporização da água (40,7 kJ/mol)
  • R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol.K)

Substituindo os valores conhecidos na equação, obtemos:

ln(P2/1 atm) = (40,7 kJ/mol / 8,314 J/mol.K) x (1/373 K – 1/393 K)

ln(P2/1 atm) = 10,34

P2/1 atm = e^10,34

P2 = 24,5 atm

Portanto, a pressão do vapor de água a 120°C é de 24,5 atm.

Densidade do vapor

A densidade do vapor de água é outra propriedade importante que podemos calcular a partir das informações fornecidas. Para isso, podemos utilizar a equação do gás ideal:

PV = nRT

onde:

  • P é a pressão do vapor de água (24,5 atm)
  • V é o volume ocupado pelo vapor de água (desconhecido)
  • n é o número de mols de vapor de água presentes (desconhecido)
  • R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol.K)
  • T é a temperatura do vapor de água em Kelvin (393 K)

Podemos rearranjar a equação para obter a densidade do vapor de água:

ρ = n/V = P/(RT)

Substituindo os valores conhecidos, obtemos:

ρ = 24,5 atm / (8,314 J/mol.K x 393 K)

ρ = 0,00731 g/L

Portanto, a densidade do vapor de água a 120°C é de 0,00731 g/L.

Volume molar

O volume molar do vapor de água é outra propriedade importante que podemos calcular a partir das informações fornecidas. Para isso, podemos utilizar a equação dos gases ideais:

PV = nRT

onde:

  • P é a pressão do vapor de água (24,5 atm)
  • V é o volume ocupado pelo vapor de água (desconhecido)
  • n é o número de mols de vapor de água presentes (desconhecido)
  • R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol.K)
  • T é a temperatura do vapor de água em Kelvin (393 K)

Podemos rearranjar a equação para obter o volume molar do vapor de água:

Vm = V/n = RT/P

Substituindo os valores conhecidos, obtemos:

Vm = 8,314 J/mol.K x 393 K / 24,5 atm

Vm = 1,33 L/mol

Portanto, o volume molar do vapor de água a 120°C é de 1,33 L/mol.

Conclusão

A partir das informações fornecidas no problema, conseguimos determinar diversas propriedades do vapor de água a 120°C. Descobrimos que a pressão do vapor de água é de 24,5 atm, a densidade do vapor de água é de 0,00731 g/L e o volume molar do vapor de água é de 1,33 L/mol.

FAQs

1. O que acontece com o vapor de água se ele for resfriado abaixo de 100°C?

Se o vapor de água for resfriado abaixo de 100°C, ele se condensará e voltará ao estado líquido. Esse processo libera uma grande quantidade de energia térmica, que é conhecida como calor latente de condensação.

2. Como a pressão do vapor de água varia com a temperatura?

A pressão do vapor de água aumenta com a temperatura, de acordo com a equação de Clausius-Clapeyron. Isso ocorre porque o aumento da temperatura leva a um aumento na energia cinética das moléculas de água, o que aumenta a sua taxa de evaporação.

3. Por que é importante conhecer as propriedades do vapor de água?

O vapor de água é um dos gases mais importantes na atmosfera terrestre e é essencial para muitos processos industriais. Conhecer as suas propriedades é fundamental para entender o seu comportamento em diferentes condições e para projetar processos que utilizam o vapor de água como componente.

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Reza Herlambang

Eu sou um escritor profissional na área de educação há mais de 5 anos, escrevendo artigos sobre educação e ensino para crianças na escola.

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