Em um cilindro isolado termicamente por um pistão de peso d...

De acordo com o enunciado, tem-se:
a) cálculo de m_vapor
Q_{calor desprendido} = (m_água . c_água . ΔT) + (m_vapor . L_vapor)
24200 = (30.10^-3.4,2.10³.10²) + (m_vapor . 10^-3.540.4,2.10³)
24200 = 12600 + 2268 m_vapor
11600 = 2268 m_vapor
m_vapor = 5,115

b) cálculo da altura (h)
h = m_vapor . R . T / M_água . S
h = 5,115 . 10³ . 0,082 . 373 / 18 . 512
h = 156447,39 / 9216
h = 16,97 , aproximadamente 17cm

Resposta C)

• Energia para água aquecer até ebulição:

30g×4,2J/g°C×(100-0)°C=12600J

• Energia restante para vaporizar:

24200J-12600J=11600J

11600J=Mv×540cal/g×4,2J/cal

Mv≃5,11g. Apenas essa massa de vapor que irá deslocar o pistão.

Trabalho=nRT

PdV=nRT

Altura=nRT/P×A.

Massa de vapor em mols: 5,11g/(18g/mol)≃0,28mol.

1 litro =10^3cm^3.

Altura=[0,28×0,082×(273,15+100)×10^3]/(1×512)

Altura≃17cm.

Gabarito C.

Obs.: temos que utilizar a escala Kelvin de temperatura. Como está havendo uma mudança de fase de líquido para vapor, a temperatura se mantém fixa nos 100°C.

É só pensar que a variação da altura é proporcional à da temperatura. Se a temperatura achada foi aproximadamente 17, então a altura tbm será!