A combustão do metano
ocorre de forma exotérmica a pressão constante de
, liberando - 890 kJ por mol de metano queimado. A equação balanceada da reação é:
Nota: ______
Em um sistema fechado de volume inicial
, ocorre a combustão de 2,00 mols de
sob temperatura de
. Sabendo que após a reação completa, o volume final é
.
Com base nessas informações, determine:
Caso 1-O trabalho de expansão irreversivel realizado pelo sistema.
Em um sistema fechado de volume inicial
Com base nessas informações, determine:
Caso 1-O trabalho de expansão irreversivel realizado pelo sistema.
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede (dados extraídos do enunciado e da imagem):
- Pressão externa/constante:
. - Volume inicial:
. - Volume final:
. - Quantidade de metano reagida:
(informação dada; não é necessária para calcular o trabalho se o já é dado, mas serve para calcular trabalho por mol se quiser). - Temperatura:
(não é necessária para este cálculo). - A imagem fornecida mostra a fórmula
(peguei essa fórmula da imagem).
O pedido do caso 1: determinar o trabalho de expansão irreversível realizado pelo sistema.
Passo 2
Conceito e fórmula a usar (explicação didática):
- Em um processo de expansão irreversível contra uma pressão externa constante
, o trabalho de pressão realizado pelo sistema sobre o entorno é dado por
- Aqui
é o trabalho (unidade de energia), é a pressão externa contra a qual o sistema expande (na mesma unidade usada no cálculo), e é a variação de volume do sistema definida como
- Sinal: o trabalho é negativo quando o sistema realiza trabalho sobre o ambiente (expansão,
), e positivo se o ambiente realizasse trabalho sobre o sistema (compressão, ).
Passo 3
Calcular
e escolher unidades convenientes:
- Calcular a variação de volume em litros:
- Usar
em e em é conveniente porque existe a conversão direta . - Portanto inicialmente calculamos
em e depois convertemos para e .
Passo 4
Substituir números na fórmula e converter unidades (contas passo a passo):
- Calcular o trabalho em
:
- Converter para joules usando
:
- Converter para kilojoules e arredondar de acordo com os algarismos significativos dos dados (tipicamente 3 algarismos significativos):
Passo 5
Interpretação final e extra (didática adicional útil para a prova):
- O valor negativo
indica que o sistema fez trabalho sobre o entorno durante a expansão. - Observação prática: como o enunciado deu diretamente
e , o número de mols não era necessário para o cálculo do trabalho total. Se quiser o trabalho por mol de , divide-se por :