Um certo líquido tem
. Calcule q ,
e
, quando vaporizam
do líquido a 260 K e 765 torr.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um líquido que possui uma entalpia de vaporização padrão,
. Queremos calcular quatro coisas diferentes quando evaporamos
desse líquido a uma temperatura de
e uma pressão de
. Vamos usar conceitos de termodinâmica, como calor (
), trabalho (
), variação da entalpia (
) e variação da energia interna (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a entalpia de vaporização (
) é a quantidade de calor necessária para vaporizar 1 mol de líquido sob pressão constante. Aqui, como queremos vaporizar
, podemos calcular o calor total necessário.
Passo 3
A fórmula para o calor (
) é:
Onde:
-
é o número de mols -
é a entalpia de vaporização
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, vamos calcular o trabalho (
) realizado durante a vaporização. Quando um líquido vaporiza, ele expande contra a pressão atmosférica. O trabalho realizado é dado por:
Mas precisamos de
, a variação de volume. Para isso, usamos a equação dos gases ideais:
Rearranjando para
(assumindo que todo o vapor se comporta como gás ideal):
Passo 5
Vamos converter a pressão de torr para atmosferas para facilitar os cálculos:
Agora, aplicando os valores na equação de
:
Passo 6
Agora, calculando o trabalho (
):
Para converter
para
, usamos a relação
:
Arredondando, temos
.
Passo 7
A variação da entalpia (
) no processo é igual ao calor a pressão constante, então:
Passo 8
Por fim, vamos calcular a variação da energia interna (
) usando a relação termoquímica:
Substituindo os valores:
Resposta
Quando vaporizamos
do líquido a
e
:
- Calor absorvido,
- Trabalho realizado,
- Variação da entalpia,
- Variação da energia interna,