(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questo 6)O aperfeioamen

(UNICAMP - 2009 - 2 FASE - Questão 6)

O aperfeiçoamento da máquina a vapor ao longo do século XVIII, que atingiu o ápice com o trabalho de James Watt, permitiu a mecanização do modo de produção, desempenhando papel decisivo na revolução industrial. A figura abaixo mostra o diagrama de pressão P versus volume V do cilindro de uma máquina a vapor contendo 1,0 mol de água. Os diferentes trechos do gráfico referem-se a:

\(1 \Rightarrow 2:\) água líquida é bombeada até a pressão \(P_2\) ;

\(2 \Rightarrow 3:\) a temperatura da água é aumentada pela caldeira a pressão constante;

\(3 \Rightarrow 4:\) a água é vaporizada a pressão e temperatura constantes (\(T_3 = 400K\) );

\(4 \Rightarrow 5:\) o vapor é aquecido a pressão constante, expandindo de \(V_4\) a \(V_5\);

\(5 \Rightarrow 6:\) o vapor sofre expansão sem troca de calor, fazendo com que a temperatura e a pressão sejam reduzidas;

\(6 \Rightarrow 1:\)  o vapor é condensado com a retirada de calor do cilindro a pressão constante.

a) No ponto 5 o vapor d’água se comporta como um gás ideal. Encontre a temperatura do vapor neste ponto. A constante universal dos gases é \(R = 8,3 J/mol K\) .

b) Calcule o trabalho realizado pelo vapor d’água no trecho de \(4 \Rightarrow 5\).