Para um certo líquido, o ponto normal de ebulição é 400K. O calor de vaporização é dado pela seguinte equação:
vap.
cal.
. Admitindo que seu vapor se comporte idealmente, calcule
para o processo de vaporização de
do líquido.
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre a vaporização de um líquido. A questão nos dá o ponto normal de ebulição desse líquido, que é 400 K, e a fórmula do calor de vaporização, que é
cal/mol. A gente precisa calcular a variação de entropia (
) para a vaporização de 1 mol desse líquido. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a relação entre entalpia, entropia e temperatura no processo de mudança de fase.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que cada termo significa. A entalpia de vaporização (
) é a quantidade de calor necessária para transformar 1 mol de líquido em vapor à sua temperatura de ebulição. A entropia (
) é uma medida da desordem ou da quantidade de energia dispersa no sistema durante esse processo.
Passo 3
Sabemos que, no ponto de ebulição normal, o processo de vaporização ocorre em equilíbrio. Nessa condição, a variação da energia livre de Gibbs (
) é zero. A relação entre essas grandezas é dada pela fórmula:
Como
no equilíbrio, podemos rearranjar a equação para encontrar
:
Passo 4
Agora, vamos calcular a entalpia de vaporização no ponto de ebulição dado. Substituímos
na fórmula de
:
Passo 5
Com a entalpia de vaporização calculada, podemos agora encontrar a variação de entropia usando a fórmula que derivamos: