Enunciado

Dióxido de carbono ( C O 2 ), a uma pressão de 1 atm e à temperatura constante de -78,5°C, sublima diretamente do estado sólido para o estado gasoso sem passar pela fase líquida. Qual é a variação da capacidade térmica à pressão constante por mol de C O 2 ao sofrer sublimação? (Suponha que as moléculas do gás possam girar, mas não vibrar). A variação da capacidade térmica é positiva ou negativa, durante a sublimação? A molécula de C O 2 está desenhada na Figura 18-22.

Passo 1

Bom, antes de começar temos que compreender o que o problema nos pede.

Então vamos lá !

Nós queremos a variação da capacidade térmica à pressão constante entre os estados sólido e gasoso, ou seja:

∆ C p = C p ,   g á s - C p .   s ó l i d o

Para o gás:

C p ,   g á s = g + 2 2 N k

Cada molécula, separadamente, se comporta como monoatômica, g = 3 :

C p ,   g á s = 5 2 N k

Passo 2

Já achamos C p ,   g á s , agora precisamos de C p ,   s ó l i d o .

Para sólidos, usamos a Lei de Dulong-Petit. O que ela diz?

Que o calor molar específico para a maioria dos sólidos é:

c ' p ,   s ó l i d o = 3 R á t o m o = 3   N k á t o m o

Como queremos C p ,   s ó l i d o , vamos multiplicar pelo numero de átomos presentes na molécula:

C p ,   s ó l i d o = 3   N k á t o m o x   3   á t o m o s = 9   N k

Jogando na fórmula da variação:

∆ C p = 5 2 N k - 9 N k = - 13 2 N k

Ou seja, a variação da capacidade térmica é negativa.

Resposta

∆ C p = - 13 2 N k

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