Um sistema se expande sob uma pressão constante de 1,00 \mathrm{~atm}, de um volume de 3,00 \mathrm{~L} para 9,00 \mathrm{~L}, enquanto absorve 13,0 \mathrm{~kJ} de calor. Quais os valores de \Delta H e \Delta U para o processo?

Passo 1

O enunciado diz que um sistema se expande sob pressão constante de 1,00\\ \mathrm{atm}, de 3,00\\ \mathrm{L} para 9,00\\ \mathrm{L}, absorvendo 13,0\\ \mathrm{kJ} de calor. Queremos \Delta H e \Delta U. Para isso usamos:
– Em processo a pressão constante, \Delta H=q_p.
– Primeira lei da termodinâmica, \Delta U=q+w, onde o trabalho de expansão é w=-P\,\Delta V.

Passo 2

Como a pressão é constante, o calor medido a pressão constante é exatamente a variação de entalpia. Logo
\Delta H = q_p = +13,0\\ \mathrm{kJ}.

Passo 3

O trabalho realizado pelo sistema ao se expandir é
w = -P\,\Delta V = -\bigl(1,00\\ \mathrm{atm}\bigr)\times\bigl(9,00-3,00\bigr)\,\mathrm{L} = -6,00\\ \mathrm{L\,atm}.
Convertendo \mathrm{L\,atm} para joules ( 1\,\mathrm{L\,atm}=101,325\,\mathrm{J}), temos
w = -6,00\times101,325\,\mathrm{J} = -607,95\,\mathrm{J} = -0,608\,\mathrm{kJ}.

Passo 4

Aplicando a primeira lei,
\Delta U = q + w = 13,0\\ \mathrm{kJ} + (-0,608\\ \mathrm{kJ}) = +12,4\\ \mathrm{kJ}.

Resposta

\Delta H = +13,0\\ \mathrm{kJ}
\Delta U = +12,4\\ \mathrm{kJ}

Exercícios de Livros Relacionados