[4.6] Quando uma corrente é estabelecida em uma célula eletrolítica de água levemente ácida, e 1 mol é eletrolisado em Hidrogênio e Oxigênio, 2 F de carga são transferidos através de uma fonte de Força Eletromotriz E. A variação de energia interna do sistema é de De e 50000 J de calor são absorvidos. Qual é a Força Eletromotriz E ? (DADO: F=96500 Cmol ).

Passo 1

O enunciado diz que, ao eletrolisar 1 mol de água levemente ácida, são transferidos 2 F de carga por uma fonte de força eletromotriz E. Sabe-se que a variação de energia interna do sistema é De J e que 50000 J de calor são absorvidos. A pergunta é: qual é o valor de E? Vamos usar conceitos de termodinâmica e trabalho elétrico em eletroquímica.

Passo 2

Pela primeira lei da termodinâmica, temos:
De
onde Q é o calor recebido pelo sistema (positivo se entra) e W é o trabalho recebido pelo sistema (positivo se feito sobre o sistema).

Passo 3

Neste processo não há trabalho de expansão (PV), apenas trabalho elétrico realizado pela fonte, portanto
W = Wel,
O trabalho elétrico recebido é dado por carga transferida vezes força eletromotriz:

Passo 4

Substituindo Wel na primeira lei e isolando E:
De
Agora basta substituir os valores numéricos:
E = 286500 J - 50000 J2 times 96500 C = 236500193000 V approx 1,23 V,

Resposta

E approx 1,23 V

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