O valor de
da reação abaixo é -572 kJ . Calcule
para o processo.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa que
. A pergunta é: calcular
para esse processo nas mesmas condições.
Informações relevantes listadas:
-
(para a reação tal como escrita). - Temperatura
(presente na notação de ). - Pressão
(mas usaremos a relação para transformações à pressão constante). - Reagentes e produtos: há
mols de gás nos reagentes ( de + de ) e mol de gás nos produtos (água líquida).
Passo 2
Apresentar a relação entre
e
.
Conceito importante: entalpia
e energia interna
estão relacionadas por
onde
é pressão e
é volume. Para uma mudança de estado,
Explicação didática:
inclui a energia interna mais a energia associada ao trabalho de expansão
. Então a diferença entre
e
é justamente quanto
muda durante a reação.
Passo 3
Avaliar
usando o comportamento do gás ideal e as fases envolvidas.
Se assumirmos que as espécies gasosas se comportam como gases ideais e que líquidos/ sólidos têm contribuição
desprezível (porque seu volume molar é muito pequeno comparado ao de gases), então para a parte gasosa vale a aproximação
onde
é o número de mols de gás,
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta.
Portanto
onde
é a variação no número de mols totais de gás (produtos gasosos menos reagentes gasosos) na reação.
Passo 4
Calcular
para a reação dada.
Produtos gasosos: nenhum (água é líquida), então
.
Reagentes gasosos:
mol de
+
mol de
=
mol de gás, então
.
Portanto
Passo 5
Combinar as fórmulas para obter
.
A partir de
, isolamos
:
Agora substituímos
:
Explicação: como o número de mols de gás diminui (Δn negativo), parte do calor liberado por
é convertido em trabalho de contração do sistema, então a energia interna libertada é menos negativa (isto é, numericamente maior) que
em módulo.
Passo 6
Calcular numericamente
e obter
.
Usamos a constante dos gases
e
. Primeiro calculamos
:
Multiplicando por
:
Agora aplicamos na fórmula:
Passo 7
Arredondamento e interpretação final.
Com os dados fornecidos (ΔH dado com três algarismos significativos), um resultado apropriado é arredondá-lo para duas casas decimais ou para três dígitos significativos. Mantendo duas casas decimais:
Interpretação rápida:
é menos negativo que
por cerca de
devido à diminuição de
mols de gás na reação (liberação de PV-trabalho negativo).