O conhecimento da energia livre é aplicado na indústria para a reduçāo de gastos e otimizaçăo de alguns processos de produção. A termodinâmica propōe para o cálculo de
a equação:
, válida para pressão e temperatura constantes.
Considerando a reação:
, onde:
e
.
Determine acima de qual temperatura a reação é espontânea.
Considerando a reação:
Determine acima de qual temperatura a reação é espontânea.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação química onde o diclorometano (
) se decompõe em monóxido de carbono (
) e cloro (
). O enunciado nos dá a variação de entalpia (
) e a variação de entropia (
) dessa reação. Nosso objetivo é descobrir acima de qual temperatura essa reação ocorre de forma espontânea.
Para resolver isso, vamos usar a equação da energia livre de Gibbs:
Sabemos que uma reação é espontânea quando
é negativa. Vamos usar esse conceito para encontrar a temperatura desejada.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação da energia livre de Gibbs:
Queremos que a reação seja espontânea, ou seja, que
. Então:
Passo 3
Agora, vamos isolar a temperatura (
) na inequação:
Dividindo ambos os lados por
, lembrando que
é negativo, o que inverte a desigualdade:
Passo 4
Vamos substituir os valores fornecidos na equação. Primeiro, precisamos garantir que as unidades estejam consistentes.
e
. Vamos converter
para kJ/K:
Passo 5
Substituindo os valores na equação para
:
Resposta
A reação
é espontânea acima de aproximadamente 823 K.