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
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma reação exotérmica à pressão constante. O conteúdo principal aqui é Termodinâmica, especificamente as variações de entalpia (
) e energia interna (
). Para resolver, vamos precisar entender como o calor e o trabalho influenciam essas grandezas na reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que em uma reação exotérmica, o sistema libera calor. Isso significa que o calor (
) é negativo. Aqui, nos dizem que 50 kJ de calor deixam o sistema, então
.
Passo 3
Como a reação ocorre à pressão constante, a variação de entalpia (
) é igual ao calor trocado com o ambiente. A fórmula é:
Onde
é o calor à pressão constante. Já que
, temos:
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação da energia interna (
). A relação entre
,
, e o trabalho (
) é dada por:
Como a pressão é constante,
, e o trabalho de expansão é:
Portanto, podemos reescrever a equação como:
Nos dizem que o trabalho realizado pelo sistema é de 20 kJ, ou seja,
(o sinal negativo indica que o trabalho é realizado pelo sistema).
Passo 5
Substituindo os valores na equação:
Simplificando:
Agora, isolando
:
Resposta
a)
b)