Nossa Helton. Esse problema é um pouco extenso.

Mas vamos lá: Prepare suas mãos e dedos.

Para calcular Q, W, ΔE, ΔH, ΔS e ΔG, precisamos saber qual o tipo de processo que ocorreu com o hidrogênio. Vou supor que o processo é uma expansão isotérmica reversível.

Dados:

- Massa de hidrogênio: 6 g

- Temperatura inicial: 25 °C = 298 K

- Temperatura final: 175 °C = 448 K

- Pressão inicial: 10 atm

- Capacidade calorífica a pressão constante: Cp = 7 cal/mol*K

- Entropia molar padrão do hidrogênio a 298 K: S°H2 = 31,21 cal/mol*K

Para calcular Q, podemos utilizar a equação Q = n*Cp*ΔT, onde n é o número de mols de hidrogênio e ΔT é a variação de temperatura. Primeiro, vamos calcular o número de mols de hidrogênio:

n = m/M

n = 6 g / 2 g/mol (massa molar do hidrogênio)

n = 3 mol

A variação de temperatura é:

ΔT = Tf - Ti

ΔT = 448 K - 298 K

ΔT = 150 K

Substituindo na equação de Q, temos:

Q = n*Cp*ΔT

Q = 3 mol * 7 cal/mol*K * 150 K

Q = 3150 cal

Para calcular W, podemos utilizar a equação W = -Pext*ΔV. Como o processo é uma expansão isotérmica reversível, a pressão externa é igual à pressão interna em todos os instantes do processo. Portanto:

W = -P*ΔV

A variação de volume pode ser calculada a partir da equação dos gases ideais:

P*V = n*R*T

V = n*R*T/P

Para o estado inicial, temos:

V1 = n*R*T1/P1

V1 = 3 mol * 8,31 J/K*mol * 298 K / (10 atm * 101325 Pa/atm)

V1 = 0,007 m³

Para o estado final, como a pressão é constante e a expansão é isotérmica, temos:

V2 = V1 * Tf/Ti

V2 = 0,007 m³ * 448 K / 298 K

V2 = 0,0105 m³

Substituindo na equação de W, temos:

W = -P*ΔV

W = -10 atm * (0,0105 m³ - 0,007 m³)

W = -0,03225 L*atm

W = -32,25 J

Para calcular ΔE, podemos utilizar a equação ΔE = Q + W:

ΔE = Q + W

ΔE = 3150 cal + (-32,25 J) * (1 cal/4.184 J)

ΔE = 3141 cal

Para calcular ΔH, podemos utilizar a equação ΔH = ΔE + P*ΔV:

ΔH = ΔE + P*ΔV

ΔH = 3141 cal + 10 atm * (0,0105 m³ - 0,007 m³) * (101325 Pa/atm) * (1 J/1000 cal)

ΔH = 2889 J

Para calcular ΔS, podemos utilizar a equação ΔS = n*Cp*ln(Tf/Ti) - n*R*ln(Pf/Pi) + n*R*ln(Vf/Vi):

ΔS = n*Cp*ln(Tf/Ti) - n*R*ln(Pf/Pi) + n*R*ln(Vf/Vi)

ΔS = 3 mol * 7 cal/mol*K * ln(448 K / 298 K) - 3 mol * 8,31 J/K*mol * ln(10 atm / 10 atm) + 3 mol * 8,31 J/K*mol * ln(0,0105 m³ / 0,007 m³) * (1 cal/4.184 J)

ΔS = 14,6 cal/K

Para calcular ΔG, podemos utilizar a equação ΔG = ΔH - T*ΔS:

ΔG = ΔH - T*ΔS

ΔG = 2889 J - 298 K * (14,6 cal/K) * (1 J/4.184 cal)

ΔG = 2662 J

Solução:

Portanto, os valores calculados são:

- Q = 3150 cal

- W = -32,25 J

- ΔE = 3141 cal

- ΔH = 2889 J

- ΔS = 14,6 cal/K

- ΔG = 2662 J

Espero lhe ter ajudado!! Bons estudos para você HELTON<3