Calcule os valores de H e U para o aquecimento de
de Xenônio de 300 K a 400K. Suponha comportamento de um gás ideal e que as capacidades caloríficas a volume constante e a pressão constante sejam independentes da temperatura.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular os valores de H (entalpia) e U (energia interna) para aquecer 55,40 g de Xenônio de 300 K a 400 K. Para isso, vamos usar os conceitos de gás ideal e capacidades caloríficas a volume constante e pressão constante, que são constantes nesse caso.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir quantas mol de Xenônio (Xe) temos. A fórmula para isso é:
onde:
-
é o número de mol, -
é a massa (55,40 g), -
é a massa molar do Xenônio.
A massa molar do Xenônio é aproximadamente 131,29 g/mol. Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia interna (
). Para um gás ideal monoatômico como o Xenônio, usamos a fórmula:
Onde:
-
é a capacidade calorífica a volume constante. Para gases monoatômicos, , -
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K), -
é a variação de temperatura (400 K - 300 K = 100 K).
Calculando
:
Agora, substituindo na equação:
Passo 4
Vamos calcular agora a entalpia (
). Para isso, usamos:
Onde:
-
é a capacidade calorífica a pressão constante. Para gases monoatômicos, .
Calculando
:
Substituindo na equação:
Resposta
Para aquecer 55,40 g de Xenônio de 300 K a 400 K, a variação de energia interna (
) é aproximadamente 526,4 J e a variação de entalpia (
) é aproximadamente 878,7 J.