Considere a reação
.
(b) Pensando na entropia como incerteza, justifique o sinal da entropia no item (a).
Dados: entalpias padrão de formação a 298 K
(b) Pensando na entropia como incerteza, justifique o sinal da entropia no item (a).
Dados: entalpias padrão de formação a 298 K
substância |
|
---|---|
|
3,28 |
|
15,70 |
|
8,41 |
|
10,51 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química envolvendo óxido de ferro (Fe₂O₃), hidrogênio (H₂), ferro (Fe) e água (H₂O). A questão quer que a gente pense na entropia como uma medida de incerteza e justifique se a entropia da reação é positiva ou negativa. Para isso, vamos precisar dos valores padrão de entropia (S°) de cada substância envolvida na reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como calcular a variação de entropia (ΔS°) de uma reação. A fórmula é:
Ou seja, a entropia total dos produtos menos a entropia total dos reagentes, levando em conta os coeficientes estequiométricos da reação.
Passo 3
Vamos colocar os valores na fórmula. A reação dada é:
Usando os valores de entropia fornecidos:
-
Reagentes:
- Fe₂O₃: 10,51 R
- 3 H₂: 3 × 15,70 R = 47,10 R
- Total dos reagentes: 10,51 R + 47,10 R = 57,61 R
-
Produtos:
- 2 Fe: 2 × 3,28 R = 6,56 R
- 3 H₂O: 3 × 8,41 R = 25,23 R
- Total dos produtos: 6,56 R + 25,23 R = 31,79 R
Agora, calculando ΔS°:
Passo 4
A variação de entropia (ΔS°) deu negativa, ou seja, -25,82 R. Isso significa que a entropia dos produtos é menor que a dos reagentes. Pensando em termos de incerteza, isso indica que os produtos estão em um estado mais organizado ou com menor desordem comparado aos reagentes. Na reação, temos gases (H₂) se transformando em líquido (H₂O), o que geralmente reduz a incerteza porque líquidos têm menos liberdade de movimento que gases.
Resposta
A variação de entropia da reação é negativa (ΔS° = -25,82 R), indicando que a entropia dos produtos é menor que a dos reagentes, o que reflete uma redução na incerteza ou desordem do sistema.
Exercícios relacionados
Qual a mínima quantidade de trabalho a ser fornecido a um refrigerador para
(b) resfriar um mol de He de 300 K a ? Considere que o resfriamento acontece a volume constante e que o calor específico do hélio é igual a
Em ambos os casos, considere que o calor é rejectado para a atmosfera a 300 K . O item (b) é um pouco mais difícil porque a temperatura do He varia, então cuidado ao calcular a entropia!
(b) resfriar um mol de He de 300 K a
Em ambos os casos, considere que o calor é rejectado para a atmosfera a 300 K . O item (b) é um pouco mais difícil porque a temperatura do He varia, então cuidado ao calcular a entropia!
Uma usina termelétrica opera com vapor gerado pela caldeira a
, rejeitando o calor no condensador a
.
(b) Qual o consumo de carvão, em toneladas por hora, se a usina deve ter uma potência de 500 MW ? A energia de combustão do carvão é de . (R.: 98,9 ton/h)
Considere a caldeira e o condensador como reservatórios térmicos.
(b) Qual o consumo de carvão, em toneladas por hora, se a usina deve ter uma potência de 500 MW ? A energia de combustão do carvão é de
Considere a caldeira e o condensador como reservatórios térmicos.
Uma máquina térmica opera extraindo calor de um tanque contendo
de água e rejeitando calor para um rio a uma temperatura constante de
Se a temperatura inicial da água no tanque é de
, qual é a máxima quantidade de trabalho, em MWh, que a máquina térmica pode fornecer? (R.:
)
Dados: Para a água, capacidade térmica igual a e densidade de
.
Dados: Para a água, capacidade térmica igual a
Qual a mínima quantidade de trabalho a ser fornecido a um refrigerador para
(a) liquefazer um mol de He a , partindo do gás He a
? A entalpia de vaporização a
e 1 atm é igual a
.
(a) liquefazer um mol de He a