Transformações gasosas: questão FUVEST 2018

3. (Fuvest 2018)  Em navios porta-aviões, é comum o uso de catapultas para lançar os aviões das curtas pistas de decolagem. Um dos possíveis mecanismos de funcionamento dessas catapultas utiliza vapor de água aquecido a  para pressurizar um pistão cilíndrico de  de diâmetro e  de comprimento, cujo êmbolo é ligado à aeronave.

Após a pressão do pistão atingir o valor necessário, o êmbolo é solto de sua posição inicial e o gás expande rapidamente até sua pressão se igualar à pressão atmosférica  Nesse processo, o êmbolo é empurrado, e o comprimento do cilindro é expandido para  impulsionando a aeronave a ele acoplada.

Esse processo dura menos de  segundos, permitindo que a temperatura seja considerada constante durante a expansão.

a) Calcule qual é a pressão inicial do vapor de água utilizado nesse lançamento.

b) Caso o vapor de água fosse substituído por igual massa de nitrogênio, nas mesmas condições, o lançamento seria bem sucedido? Justifique.

Note e adote:

Constante universal dos gases:

Massas molares: