Problemas Resolvidos de Física

Problemas Resolvidos de Física
Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
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:
Lv = ε n
Logo:
Lv
n
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).
ε=
Lv
Lv M
ε =
=
=
NA
NA
M
( 2, 256 J/kg ) (18 ×103 kg/mol )
( 6, 02 ×10
23
mol
−1
)
= 6, 7455 ×10−20 J
ε ≈ 6, 75 ×10−20 J
(b) O problema pede para calcular a razão entre ε e Kmed, supondo que a água tenha comportamento
de um gás. Logo:
2 ( 6, 7455 ×10−20 J )
2ε
= = =
= 10, 6790
K med 3 kT 3kT 3 (1,38 ×10−23 J/K ) ( 305,15 K )
2
ε
≈ 10, 7
K med
ε
ε
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Resnick, Halliday, Krane - Física 2 - 5a Ed. - LTC - 2003.
Cap. 23 – A Primeira Lei da Termodinâmica
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