Uma fita de magnésio metálico, de 15 g , é adicionada em um béquer contendo ácido clorídrico diluído. Calcule o trabalho realizado pelo sistema em consequência da reação. A pressão atmosférica é de 1 atm e a temperatura de
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.
Passo 1
Beleza, aqui a questão é de Termodinâmica (trabalho de expansão à pressão constante). A gente tem uma fita de magnésio de 15 g que reage com HCl e forma gás H₂. Como esse gás se expande contra a pressão atmosférica (1 atm) a 25 °C, a gente vai calcular o trabalho feito pelo sistema. Para isso, vamos precisar:
- Equacionar a reação e achar quantos mols de H₂ saem,
- Usar a lei dos gases ideais (
) para achar o volume desse H₂, - Aplicar a fórmula do trabalho à pressão constante:
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Passo 2
Primeiro, equacione a reação e calcule os mols de H₂:
De 1 mol de Mg sai 1 mol de H₂.
Número de mols de Mg:
Logo,
mol.
Passo 3
Agora achamos o volume que esse H₂ ocupa a 25 °C (298,15 K) e 1 atm, usando
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Primeiro converte pressão pra Pa e temperatura pra Kelvin:
Constante dos gases: .
Então
Primeiro converte pressão pra Pa e temperatura pra Kelvin:
Constante dos gases:
Então
Passo 4
Trabalho de expansão à pressão constante é
Como antes não havia esse gás no béquer,
Substituindo:
$$w = - (1{,}013\times10^5Pa)\times(0{,}01511m^3)
\approx -1{,}53\times10^3J$$
Ou seja, kJ.
Ou seja,
Resposta
O trabalho realizado pelo sistema é aproximadamente –1,53 kJ.