Uma amostra de de é condensada isotérmica e reversivelmente (considerar a pressão externa constante igual a ) passando para o estado líquido, a . A entalpia padrão de vaporização do metanol, a , é . Calcule e para este processo. .

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma amostra de 2,00 mol de metanol gasoso ( ) que é condensada de forma isotérmica e reversível para o estado líquido a , mantendo a pressão externa constante em 1,00 atm. A entalpia padrão de vaporização do metanol a essa temperatura é de 35,0 kJ/mol. Precisamos calcular o trabalho ( ), o calor trocado ( ), a variação da energia interna ( ) e a variação da entalpia ( ) para esse processo.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, como entalpia, trabalho em processos isotérmicos, e a relação entre , e .

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a variação da entalpia ( ). A entalpia de vaporização nos diz quanto de energia é necessário para transformar um mol de substância do estado líquido para o gasoso. Como estamos condensando o metanol (ou seja, o processo inverso), a variação da entalpia será negativa.
çãú

Passo 3

Agora, vamos calcular o trabalho ( ) realizado durante o processo. Em uma condensação isotérmica reversível, o trabalho realizado pelo sistema pode ser calculado usando a fórmula:
Como a pressão é constante, podemos simplificar usando:
Mas como não temos os volumes iniciais e finais, podemos usar a relação de trabalho em processos isotérmicos para gases ideais:
No entanto, considerando que a entalpia está relacionada ao calor transferido em processos a pressão constante, precisamos relacionar e . Sabemos que:
Mas para processos isotérmicos de gases ideais:
Para simplificar, vamos considerar o trabalho fornecido na resposta anterior e ajustar conforme necessário:

Passo 4

Agora, vamos calcular a variação da energia interna ( ) usando a relação termodinâmica:
Substituindo os valores que já calculamos:

Resposta

Para o processo de condensação isotérmica reversível de 2,00 mol de a e 1,00 atm:
  • Trabalho realizado,
  • Calor trocado,
  • Variação da energia interna,
  • Variação da entalpia,

Exercícios relacionados

Em uma certa reação exotérmica à pressão constante, 50 kJ de calor deixam o sistema e 20 kJ de energia deixam o sistema como trabalho de expansão para deixar espaço para os produtos. Quais os valores de a) e b) para este processo? R. a) -50 kJ b) -70 kJ
Suponha um gás que se expande contra uma pressão de 1,20 atm. Calcule o trabalho realizado. R. - 60,8 J
Um sistema foi aquecido usando 300 J de calor, enquanto sua energia interna diminuiu 150 J (ou seja ). Calcular w. Foi realizado trabalho sobre o sistema ou o sistema realizou trabalho? R. - 450 J
a) Em seu ponto de ebulição, a vaporização de de requer de calor. Qual é a entalpia de vaporização do metanol? b) Um aquecedor elétrico foi imerso em um frasco de etanol em ebulição, , e 22,45 g de etanol foram vaporizados quando de energia foram fornecidos. Qual a entalpia de vaporização do etanol? R. a) b)