Questão 6. Os refrigeradores utilizam a absorção do calor necessária para vaporizar um líquido volátil. Um fluorcarboneto líquido, investigado com o objetivo de substituir um clorocarboneto tem De<a H vap =+26 kJ / mol. Calcule q, w, De<a H e De<a U quando 1,5 mol do composto são vaporizados a 300 K e 750 torr.

Passo 1

O enunciado dá a entalpia de vaporização De<a Hvap=+26 kJ/mol para o refrigerante, pede calor trocado q, trabalho w, variação de entalpia De<a H e variação de energia interna De<a U ao vaporizar n=1,5 mol a T=300 K e Pext=750 torr. Vamos usar:
– Em pressão constante, q=De<a H.
– Expansão contra pressão externa: w=-PextDe<a V.
– Aproximação de gás ideal para o volume do vapor: De<a Vapprox Vgás=dfracnRTPextá.
– Então De<a U=q+w.

Passo 2

Calcular q e De<a H a partir da entalpia de vaporização:
q=De<a H = n,De<a Hvap = 1,5 mol;times 26 kJ/mol =39,0 kJ

Passo 3

Calcular o trabalho w.
  1. Converter Pext para pascal:
Pext =750 torrtimes1 atm760 torrtimes101325 Pa/atm approx100059 Pa
  1. Volume do vapor pelo gás ideal ( R=8,314 J/(mol;K)):
De<a V approx Vgás =nRTPext =1,5times8,314times300100059 approx0,0374 m^3 á
  1. Trabalho de expansão:
w =-Pext;De<a V =-100059 Pa;times0,0374 m^3 approx -3,74times10^3 J =-3,74 kJ

Passo 4

Calcular De<a U pela primeira lei ( De<a U=q+w):
De<a U =39,0 kJ + (-3,74 kJ) =35,3 kJ

Resposta

q=+39,0 kJ
w=-3,74 kJ
De<a H=+39,0 kJ
De<a U=+35,3 kJ

Exercícios relacionados