O gás cloro deve ser aquecido de
e 1 atm até
.
Calcule a entrada de calor (kJ) necessária para elevar a temperatura de 5,0 kmols de cloro em um vaso rígido fechado desde
e 1 atm até
. (Sugestão: Assuma gás ideal e avalie
diretamente do resultado do último cálculo, de forma que você não tenha que fazer outra integração).
Calcule a entrada de calor (kJ) necessária para elevar a temperatura de 5,0 kmols de cloro em um vaso rígido fechado desde
Passo 1
Beleza, a questão diz que a gente tem 5,0 kmol de Cl₂ num recipiente rígido, e quer aquecer de 100 °C até 200 °C. O gás é ideal e o volume não muda (vaso rígido). Precisamos calcular o calor
que entra.
Conteúdo: 1ª Lei da Termodinâmica para gás ideal, processo a volume constante, capacidade calorífica .
Conteúdo: 1ª Lei da Termodinâmica para gás ideal, processo a volume constante, capacidade calorífica
Passo 2
Aplicar a 1ª Lei da Termodinâmica:
Como o volume é constante, o trabalho de expansão
. Então
Passo 3
Para um gás ideal, a variação de energia interna é
onde
-
é a quantidade de matéria (5,0 kmol), -
é a capacidade calorífica a volume constante, -
em kelvin.
Teoria rápida: para gases diatômicos (como Cl₂), em temperatura moderada,
, porque só modos de translação e rotação contribuem.
Passo 4
Vamos aos números:
- Converter
:
- Constante dos gases
. - Então
- Calcular
:
Como
, esse é o calor necessário.
Resposta
O calor de aquecimento necessário é