PUC-SP 2019 — questão 16 de Física

Enunciado em texto
Quando necessário, adote os valores da tabela:
• módulo da aceleração da gravidade: • calor específico da água: • densidade da água: • • • 1cal = 4,0 J
Um litro de água líquida a 100ºC, sob pressão normal, é vaporizado totalmente, passando a ocupar um volume de . Sabendo que, nessas condições, o calor latente correspondente a essa mudança de fase da água é aproximadamente igual a J/kg, determine, em megajoule (MJ), o incremento de energia interna, aproximado, nesse processo de expansão volumétrica isobárica:
(A) 2,1.
(B) 1,9.
(C) 1,7.
(D) 1,5.
(Enunciado: Vestibular PUC-SP 2019 — PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto aumenta a energia interna da água ao virar vapor.
Passo 1 — o calor recebido. 1 L de água tem 1 kg (densidade 1 g/cm³):
Passo 2 — o trabalho da expansão. A pressão é a normal, 1 atm = Pa, e o volume passa de 0,001 m³ para 2,0 m³:
Passo 3 — primeira lei da termodinâmica. O calor recebido vira aumento de energia interna mais o trabalho que o vapor faz ao empurrar a atmosfera:
⚠️ A armadilha: achar que todo o calor latente vira energia interna (2,3 MJ, que nem está nas alternativas), ou somar o trabalho ao calor. O vapor gasta parte da energia recebida empurrando o ar em volta.
A ideia em uma frase: na vaporização sob pressão constante, ΔU = mL − pΔV: parte do calor latente vai para o trabalho de expansão.
Resposta: alternativa A (2,1 MJ).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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