Calculadora da Equação de Clausius-Clapeyron para Pressão de Vapor de Água

Histórico

A equação de Clausius-Clapeyron é um princípio fundamental da termodinâmica que descreve como a pressão da fase de vapor de um sistema varia com a temperatura. Foi desenvolvida através do trabalho de Rudolf Clausius e Benoît Paul Émile Clapeyron no século XIX. Essa relação é particularmente significativa para entender transições de fase, como os pontos de ebulição e condensação de substâncias.

Fórmula de Cálculo

A equação de Clausius-Clapeyron é dada por:

\[ \ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -\frac{L}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right) \]

onde:

• \(P_1\) e \(P_2\) são as pressões de vapor nas temperaturas \(T_1\) e \(T_2\), respectivamente,
• \(L\) é o calor latente de vaporização,
• \(R\) é a constante de gás ideal.

Cálculo de Exemplo

Se a pressão do vapor de água a 373 K (ponto de ebulição) é 101,3 kPa, e queremos encontrar a pressão de vapor a 350 K, assumindo que o calor latente de vaporização (\(L\)) é 2260 kJ/kg, o cálculo envolveria substituir esses valores na equação de Clausius-Clapeyron.

Importância e Cenários de Uso

Entender a pressão de vapor é crucial para prever padrões climáticos, projetar sistemas de refrigeração e na indústria de alimentos e bebidas para otimizar processos como a destilação.

FAQs Comuns

1. O que é pressão de vapor?

   • A pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor em equilíbrio termodinâmico com suas fases condensadas a uma determinada temperatura em um sistema fechado.

2. Por que a equação de Clausius-Clapeyron é importante?

   • Ela nos permite prever como a pressão de vapor de uma substância muda com a temperatura, o que é vital para várias aplicações em ciência e engenharia.

3. Essa equação pode prever a pressão de vapor em qualquer temperatura?

   • Embora seja muito útil, a equação de Clausius-Clapeyron assume um calor latente de vaporização constante sobre a faixa de temperatura, o que pode não valer para intervalos de temperatura muito grandes.