Calcule o trabalho e a variação de energia interna do sistema associados à combustão de 69 g de
a
e 1 atm .
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule o trabalho e a variação de energia interna do sistema associados à combustão de
de
nas condições
e
. Dados fornecidos:
Outras informações úteis (fornecidas pelo enunciado ou padrão das condições):
O que preciso encontrar:
- o trabalho
associado ao processo (neste contexto, o trabalho PV a ); - a variação de energia interna
do sistema para a combustão de de etanol.
Passo 2
Calcular quantos mols de
correspondem a
. Primeiro a massa molar do etanol:
Número de mols:
Passo 3
Explicar as relações termodinâmicas que vamos usar (aula rápida):
- Em processos a pressão constante, o calor trocado com o ambiente é
. Aqui a entalpia padrão da reação por mol reagido é . - A relação geral entre entalpia e energia interna é
- Para reações gasosas ideais à pressão constante,
, onde: -
é a variação do número de mols de gás (produtos gasosos menos reagentes gasosos) por mol de reação; -
é a constante dos gases ideais ( ); -
é a temperatura em kelvin.
-
- Portanto, para a reação por mol:
- O trabalho PV (assumindo só trabalho de pressão-volume) por mol de reação é
Observação de sinais (importante para não se confundir): se
(menos mols gasosos nos produtos), o volume diminui e o entorno realiza trabalho sobre o sistema, resultando em
. Se
, o sistema expande e faz trabalho sobre o entorno, resultando em
.
Passo 4
Determinar
para a reação dada: dos termos gasosos, temos nos reagentes
de
e nos produtos
de
. Assim
Passo 5
Calcular
(em unidades compatíveis com
, ou seja kJ mol
):
Passo 6
Calcular as quantidades por mol de reação (por 1 mol de
reagido):
E o trabalho por mol:
Passo 7
Converter para a quantidade real reagida (
):
Calcular o trabalho total:
Calcular o trabalho total:
Calcular a variação de energia interna total:
Passo 8
Check rápido usando
e a relação
multiplicada por
:
o que confirma os valores obtidos. Interpretação dos sinais:
indica processo exotérmico (energia interna do sistema diminui, calor liberado para o entorno);
indica trabalho realizado sobre o sistema (porque houve diminuição do número de mols gasosos).
Resposta
Trabalho:
Variação da energia interna:
Variação da energia interna: