Considere a reação de combustão do metano:
a) Calcule a entropia na vizinhança, considerando a temperatura
.
b) Calcule a entropia total da reação a
.
c) Determine se a reação está em equilíbrio, é espontânea ou não espontânea.
d) A reação é exotérmica ou endotérmica?
a) Calcule a entropia na vizinhança, considerando a temperatura
b) Calcule a entropia total da reação a
c) Determine se a reação está em equilíbrio, é espontânea ou não espontânea.
d) A reação é exotérmica ou endotérmica?
Passo 1
Beleza, o exercício fala da combustão do metano:
É um problema de Termodinâmica, mais especificamente de Entropia e Espontaneidade.
O que precisamos:
O que precisamos:
- Dados de entropia padrão
(em J/K·mol) de cada substância a 25 °C (298 K). - Calor de reação padrão
(em J) a 25 °C. - Fórmulas:
•
•
•
• Se, é espontânea; se <0, não é; se =0, está em equilíbrio.
Passo 2
Vamos achar
. Pegando valores padrão a 25 °C (tabela típica):
-
J/K·mol -
J/K·mol -
J/K·mol -
J/K·mol
Então
Passo 3
Agora
. Precisamos de
para a combustão do metano, que é cerca de
kJ/mol (ou
J/mol). A fórmula é:
Substituindo:
Passo 4
Bora pra entropia total:
É bem positivo.
Passo 5
Condição de espontaneidade via entropia total:
- Se
, a reação é espontânea.
Aqui, logo espontânea.
Passo 6
Pra saber se é exotérmica ou endotérmica, olhamos o sinal de
.
-
kJ/mol → negativo → reação exotérmica.
Resposta
a)
b)
c) Como , a reação é espontânea (não está em equilíbrio).
d) → é exotérmica.
b)
c) Como
d)