Calcule o trabalho efetuado quando 50 g de ferro reagem com ácido clorídrico produzindo hidrogênio gasoso (a) num vaso fechado de volume fixo e (b) num bécher aberto, a
.
Passo 1
O enunciado pede o trabalho
realizado quando
g de ferro reagem com ácido clorídrico a
, em dois casos:
– (a) em vaso rígido (volume constante),
– (b) em béquer aberto (pressão constante de atm).
Vamos usar a definição de trabalho de expansão
– (a) em vaso rígido (volume constante),
– (b) em béquer aberto (pressão constante de
Vamos usar a definição de trabalho de expansão
e a lei dos gases ideais para obter
.
Passo 2
Calcular quantos mols de hidrogênio são formados. A reação é
Massa molar do ferro
,g/mol, logo
Cada mol de Fe gera
mol de
, então
Passo 3
Caso (a): vaso de volume fixo implica
. Portanto
Passo 4
Caso (b): reação em aberto a
atm. O volume de gás que aparece é dado por
onde
,
e
K. Assim
Passo 5
Converter para SI e calcular o trabalho:
Então
Resposta
(a)
.
(b) .
(b)