Considere a reação abaixo realizada a 298 K :
Calcule a diferença
.
Calcule a diferença
Passo 1
O enunciado dá a reação a
:
O que pede: calcular a diferença
para essa reação nas condições fornecidas. Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- As espécies reacionais e seus estados físicos:
, e . - A temperatura:
. - Não foi fornecido valor numérico de
ou ; portanto devemos usar relações termodinâmicas gerais para obter .
Passo 2
Conceito fundamental usado: entalpia
é definida como
onde
é a energia interna,
a pressão e
o volume. Para uma variação qualquer:
Subtraindo
dos dois lados obtemos a relação que nos interessa:
Aqui preciso explicar o que significa
: é a mudança do produto pressão vezes volume entre produtos e reagentes. Em condições usuais de reação à pressão constante envolvendo gases ideais, podemos escrever
para os gases, onde cada símbolo significa:
-
: pressão (em ou seja, unidades compatíveis com ), -
: volume (em ), -
: número de mols de gás, -
: constante universal dos gases, , -
: temperatura absoluta em kelvin.
Passo 3
Usando
para os gases, a variação
causada pela mudança no número de mols gasosos é
onde
. Observação importante: somente as espécies no estado gasoso entram em
aqui; líquidos e sólidos têm volumes praticamente constantes e não contribuem ao termo
significativo.
Portanto:
Passo 4
Calcular
a partir da reação dada. Contagem dos mols gasosos:
- Reagentes gasosos:
têm mols gas, e tem mol gas. Total nos reagentes: mols gas. - Produtos gasosos:
é líquido, portanto não conta como gás. Total nos produtos: mols gas.
Logo:
Passo 5
Substituir
,
e
na fórmula. Vamos usar
e
. Assim:
Passo 6
Fazendo as contas passo a passo:
Primeiro calcule :
Primeiro calcule
Agora multiplica por
:
Convertendo para quilojoules (dividindo por
):
Passo 7
Interpretação breve (útil para a prova): o sinal negativo significa que
para esta reação. Fisicamente, isso acontece porque a reação consome mols de gás (reduz o volume gasoso), provocando uma diminuição no termo
; portanto a entalpia cai mais que a energia interna em valor numérico.