[4.6] Quando uma corrente é estabelecida em uma célula eletrolítica de água levemente ácida, e 1 mol é eletrolisado em Hidrogênio e Oxigênio,
de carga são transferidos através de uma fonte de Força Eletromotriz
. A variação de energia interna do sistema é de
e
de calor são absorvidos. Qual é a Força Eletromotriz
? (DADO:
).
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
. Sabe-se que a variação de energia interna do sistema é
J e que
J de calor são absorvidos. A pergunta é: qual é o valor de
? Vamos usar conceitos de termodinâmica e trabalho elétrico em eletroquímica.
Passo 2
Pela primeira lei da termodinâmica, temos:
onde
é o calor recebido pelo sistema (positivo se entra) e
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
O trabalho elétrico recebido é dado por carga transferida vezes força eletromotriz:
Passo 4
Substituindo
na primeira lei e isolando
:
Agora basta substituir os valores numéricos: