- Um mol de benzeno vaporiza na sua temperatura de ebulição (
), sob pressão de 1 atm , absorvendo
. Calcular q, w,
e
. Supondo que
e
se mantenham constantes, discuta o valor de
a
e
. Quais são as conclusões? (
:
cal,
, e
)
Passo 1
O enunciado pede a vaporização de 1 mol de benzeno à temperatura de ebulição
e
atm, sabendo que o calor latente é
cal/g. Vamos aplicar termodinâmica clássica:
– 1ª lei: e
– trabalho de expansão:
– entropia de vaporização:
– energia livre de Gibbs: .
– 1ª lei:
– trabalho de expansão:
– entropia de vaporização:
– energia livre de Gibbs:
Passo 2
Calcular o calor absorvido
e a entalpia
. A massa de 1 mol de benzeno é
g e o calor latente é
cal/g, logo
Passo 3
Calcular o trabalho
de expansão à pressão constante. Primeiro convertemos a temperatura para Kelvin:
Pela equação dos gases ideais, o volume molar do vapor é
Como o líquido ocupa volume desprezível,
e
Convertendo para calorias (
):
Passo 4
Aplicar a 1ª lei para achar
:
Passo 5
Calcular a variação de entropia
na vaporização (processo reversível):
Passo 6
Na temperatura de ebulição (
K) o sistema está em equilíbrio líquido–vapor, então
Passo 7
Supondo
e
constantes, calculamos
em outras temperaturas:
– A (
K):
– A
– A
(
K):
Conclusão: abaixo da ebulição
e o líquido é estável; acima da ebulição
e o vapor é favorecido.
Resposta
q
cal
w cal
cal
cal
cal K
cal
cal
w