100 g de benzeno vaporizam-se totalmente de forma reversivel no seu ponto de ebulicão normai (80,1°C). Se o caior latente de vaporizacão for de 94,4 cal/g, calcule Q, W, AE e AH, assumindo que o vapor de benzeno comporta-se idealmente e despresando o volume molar do líquido face ao vapor: (cotação 4,0 valores) Dados: M = 78g/mol
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Resposta:
Para resolver esse problema, podemos usar as equações termodinâmicas relacionadas à entalpia, entropia, trabalho e calor. Vamos calcular cada uma delas:
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor necessária para vaporizar os 100g de benzeno:
Q = m x ∆Hvap
Onde:
m = 100g (massa de benzeno)
∆Hvap = 94,4 cal/g (calor latente de vaporização)
Substituindo os valores na fórmula, temos:
Q = 100g x 94,4 cal/g
Q = 9440 cal
Portanto, a quantidade de calor necessária para vaporizar os 100g de benzeno é de 9440 cal.
Agora, vamos calcular o trabalho realizado durante a vaporização. Como o processo é reversível e isobárico (ocorre à pressão constante), temos:
W = -P∆V
Onde:
P = pressão constante (1 atm)
∆V = variação de volume
Como o volume molar do líquido é desprezível em relação ao vapor, podemos considerar que o ∆V é igual ao volume molar do vapor. Usando a equação dos gases ideais, podemos calcular o volume molar do vapor de benzeno:
PV = nRT
Onde:
P = 1 atm (pressão)
V = volume molar do vapor (a ser calculado)
n = m/M (número de mols)
R = 0,08206 L.atm/K.mol (constante dos gases)
T = 80,1 + 273,15 = 353,25 K (temperatura em Kelvin)
Substituindo os valores na fórmula, temos:
V = nRT/P
n = m/M = 100g/78g/mol = 1,282 mol
V = 1,282 x 0,08206 x 353,25 / 1
V = 34,2 L/mol
Como temos 100g de benzeno, que correspondem a 100/78 = 1,282 mol, o volume ocupado pelo vapor será:
∆V = 1,282 mol x 34,2 L/mol = 43,9 L
Substituindo os valores na fórmula do trabalho, temos:
W = -1 atm x 43,9 L
W = -43,9 atm.L
Portanto, o trabalho realizado durante a vaporização é de -43,9 atm.L.
Agora, podemos calcular a variação de energia interna (AE) do sistema, que é igual a zero, pois o processo é reversível e isobárico.
AE = 0
Por fim, podemos calcular a variação de entalpia (AH) do sistema, que é igual ao calor fornecido (Q), já que não há variação de energia interna.
AH = Q
AH = 9440 cal
Portanto, a variação de entalpia durante a vaporização do benzeno é de 9440 cal.
Explicação:
Bons Estudos!!