(Felder, p. 353, q. 15) Alguns valores de energia interna molar do bromo em três condições aparecem listados a seguir:
Estado
Líquido
300
0,310
0,0516
Vapor
300
0,310
79,94
0,000
Vapor
340
1,33
20,92
1,38
a) Qual estado de referência foi usado para gerar as energias internas específicas listadas? R: Bromo vapor, a 300 K e 0,31 bar.
b) Calcule
para um processo no qual o vapor de bromo a 300 K é condensado a pressão constante. Calcule então
para o mesmo processo. Finalmente calcule
para
de bromo submetidos ao mesmo processo.
.
c) O vapor de bromo contido em um recipiente de 5,00 litros a 300 K e 0,205 bar é aquecido até 340 K . Calcule o calor (kJ) que deve ser transferido ao gás para atingir o aumento de temperatura desejado, admitindo que
independa da pressão. R: Q = 0,0571 kJ.
| Estado |
|
|
|
|
| Líquido | 300 | 0,310 | 0,0516 |
|
| Vapor | 300 | 0,310 | 79,94 | 0,000 |
| Vapor | 340 | 1,33 | 20,92 | 1,38 |
b) Calcule
c) O vapor de bromo contido em um recipiente de 5,00 litros a 300 K e 0,205 bar é aquecido até 340 K . Calcule o calor (kJ) que deve ser transferido ao gás para atingir o aumento de temperatura desejado, admitindo que
Passo 1
O enunciado fornece valores da energia interna molar
do bromo em três estados (líquido a
K, vapor a
K e vapor a
K) e pede:
(a) identificar o estado de referência utilizado para
.
(b) calcular
,
e a entalpia total para
mol no processo de condensação do vapor a
K e
bar.
(c) determinar o calor necessário para aquecer o vapor em um recipiente rígido de
L de
K e
bar a
K, supondo
independente da pressão.
Conteúdo necessário: propriedades de estado em termodinâmica, primeira lei ( ), relação entre
,
e trabalho de expansão
, e equação de gás ideal para obter número de mols.
Conteúdo necessário: propriedades de estado em termodinâmica, primeira lei (
Passo 2
Para ver qual estado tem
, basta olhar na tabela: o vapor de bromo a
K e
bar aparece com
. Logo, esse é o estado de referência.
Passo 3
No processo de condensação a
K e pressão constante de
bar, a variação de energia interna molar é
Passo 4
A variação de entalpia molar a pressão constante é
Como
é constante,
. Em unidades compatíveis (
),
Passo 5
Para
mol, a entalpia total é
Passo 6
No recipiente rígido de
,
,
, o número de mols de gás é pela equação de estado ideal:
Como o vaso é rígido, não há trabalho de expansão (
), e pela primeira lei
. A variação molar de
entre
K e
K é
Logo o calor total é
Resposta
(a) O estado de referência é o vapor de bromo a
K e
bar.
(b) ,
,
.
(c)
(b)
(c)