Se o ponto de ebulição normal de uma substancia for 335 K e sua entalpia de vaporização seja
, calcule o ponto de ebulição quanto a pressão é aumentada em 5,0 atm.
Passo 1
Então, bora recapitular o que a questão pede. A gente tem uma substância que ferve a 335 K sob pressão normal (1 atm) e sua entalpia de vaporização é ΔHvap = 91,1 kJ/mol. A pergunta é: qual vai ser o novo ponto de ebulição se a pressão for aumentada em 5,0 atm (ou seja, de 1 atm para 6 atm)?
Conteúdo da matéria: termodinâmica – especificamente a equação de Clausius–Clapeyron para vaporização. Vamos usar essa relação pra ligar pressão e temperatura de ebulição.
Conteúdo da matéria: termodinâmica – especificamente a equação de Clausius–Clapeyron para vaporização. Vamos usar essa relação pra ligar pressão e temperatura de ebulição.
Passo 2
Teoria por trás da conta: a forma integrada da equação de Clausius–Clapeyron para mudança de fase líquido→vapor é
Isso liga duas pressões de vapor (
Passo 3
Anotando tudo:
atm (pressão normal)
K
A pressão sobe 5,0 atm ⇒ atm
kJ/mol =
J/mol
J/(mol·K)
A pressão sobe 5,0 atm ⇒
Passo 4
Calcular o lado esquerdo:
Passo 5
Isolando
na equação:
$$\ln\frac{P_2}{P_1}
=\frac{\Delta H_{\mathrm{vap}}}{R}\Bigl(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2}\Bigr)$$
Agora plugando valores:
$$\frac{R}{\Delta H_{\mathrm{vap}}}\ln\frac{P_2}{P_1}
=\frac{8{,}314\cdot1{,}79}{91,100}\approx0{,}0001636;K^{-1}$$
Passo 6
Pra achar
, é só inverter:
Resposta
O novo ponto de ebulição, sob 6 atm, é aproximadamente 354,5 K.