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Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman - Capítulo 8.1 - Ex. 44

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44. Três amostras liquidas, de massas conhecidas, são aquecidas até o ponto de ebulição com um aquecedor de 500 W. Após alcançar o ponto de ebulição, o equipamento continuou por 4,0 min e parte de cada amostra vaporizou. Após 4,0 min, as amostras foram resfriadas e as massas remanescentes dos líquidos determinadas. O processo foi realizado em pressão constante. Use os dados abaixo para (a) calcular ∆ S v a p   e   ∆ H v a p de cada amostra. Imagine que todo calor do aquecedor passa para a amostra. (b) O que os valores de   ∆ S v a p sugerem sobre o grau relativo de ordem dos líquidos?

Passo 1

Letra (a)

Para o calculo de ∆ S v a p devemos ter em mente que:

d S v a p = d q r e v T v a p

Integrando a expressão acima, vem que:

  ∆ S v a p = Q r e v T v a p

Passo 2

Sabemos que:

P o t = Q t

Q = P o t   .   t

Q = 500 J s .   4 m i n . 60 s 1 m i n = 120000   J

Substituindo na expressão, vem que:

∆ S v a p = 120000   J T v a p

Passo 3

Calcuando para cada componente:

C2H5OH:

∆ S v a p = 120000   J T v a p

∆ S v a p = 120000   J ( 78,3 + 273 )

∆ S v a p = 341,58 J   K  

Sabemos que a entropia de vaporização se relaciona com a entalpia de vaporização através da seguinte expressão:

∆ S v a p = ∆ H v a p T v a p

∆ H v a p = T v a p ∆ S v a p

∆ H v a p = 78,3 + 273 . 341,58 J   K

∆ H v a p = 119,9   K J

C4H10:

∆ S v a p = 120000   J T v a p

∆ S v a p = 120000   J ( 0 + 273 )

∆ S v a p = 439,56   J   K  

Sabemos que a entropia de vaporização se relaciona com a entalpia de vaporização através da seguinte expressão:

∆ S v a p = ∆ H v a p T v a p

∆ H v a p = T v a p ∆ S v a p

∆ H v a p = 273 . 439,56 J   K

∆ H v a p = 119,5   K J

CH3OH:

∆ S v a p = 120000   J T v a p

∆ S v a p = 120000   J ( 64,5 + 273 )

∆ S v a p = 355,5   J   K  

Sabemos que a entropia de vaporização se relaciona com a entalpia de vaporização através da seguinte expressão:

∆ S v a p = ∆ H v a p T v a p

∆ H v a p = T v a p ∆ S v a p

∆ H v a p = 273 + 64,5 . 355,5 J   K

∆ H v a p = 120   K J

Passo 4

Letra (b)

Os valores de variação de entropia nos permite afirmar que quanto maior seu valor, maior será o grau de desordem do sistema.

Resposta

∆ S v a p = 341,58 J   K

∆ H v a p = 119,9   K J

∆ S v a p = 355,5   J   K

∆ H v a p = 119,5   K J

∆ S v a p = 355,5   J   K

∆ H v a p = 120   K J

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