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 → 2: água líquida é bombeada até a pressão P₂;
2 → 3: a temperatura da água é aumentada pela caldeira a pressão constante;
3 → 4: a água é vaporizada a pressão e temperatura constantes (T₃ = 400K);
4 → 5: o vapor é aquecido a pressão constante, expandindo de V₄ a V₅;
5 → 6: o vapor sofre expansão sem troca de calor, fazendo com que a temperatura e a pressão sejam reduzidas;
6 → 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 → 5.