(10,0 pontos) Calcule a variação da energia de Gibbs molar
do processo
a 1 atm nas seguintes temperaturas: (a)
; (b)
. Em cada temperatura, verifique se a fusão é espontânea em pressão constante. Considere
e
como independentes da temperatura. Dado(s):
e
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício que pede para calcular a variação da energia de Gibbs molar
para o processo de mudança de fase da água sólida para líquida (
) a 1 atm e em duas temperaturas diferentes:
e
. O conteúdo que vamos usar aqui envolve termodinâmica, especificamente as relações entre entalpia, entropia e energia de Gibbs. Precisaremos das fórmulas que relacionam essas grandezas para calcular
e verificar se o processo é espontâneo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da fórmula que relaciona a variação da energia de Gibbs com a entalpia (
) e a entropia (
):
Aqui,
é a temperatura em Kelvin. Essa fórmula nos diz se um processo é espontâneo (
) ou não (
) em condições de pressão constante.
Passo 3
Nos foi dado que a entalpia de fusão (
) é
e a entropia de fusão (
) é
. Antes de usar na fórmula, vamos garantir que as unidades estejam consistentes. Vamos converter
para joules:
Passo 4
Agora, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que a fórmula usa Kelvin:
- Para
:
- Para
:
Passo 5
Vamos calcular
para cada temperatura usando a fórmula
.
(a) Para
(
):
Calculando:
(b) Para
(
):
Calculando:
Passo 6
Agora, vamos analisar a espontaneidade do processo em cada temperatura. Se
, o processo é espontâneo; se
, não é espontâneo.
(a) Em
,
. Como é negativo, a fusão é espontânea.
(b) Em
,
. Como é ligeiramente positivo, a fusão não é espontânea.
Resposta
A variação da energia de Gibbs molar
para a fusão da água sólida em líquida a 1 atm é:
- (a)
em , sendo a fusão espontânea; - (b)
em , não sendo a fusão espontânea.
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. Dado(s):
.
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de
formando dióxido de carbono e água líquida
é
. Dado(s):
(aceleração da gravidade)
;
; Trabalho gravitacional (
massa;
variação da altura).
(10,0 pontos) Calcule
para a reação
Dado(s):
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26,48 | 206,60 |
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0 | 130,70 |
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0 | 116,10 |