Considere um recipiente de volume
que é dividido em dois compartimentos de igual tamanho. No compartimento esquerdo há argônio a 100 kPa e
; no compartimento direito há neônio na mesma temperatura e pressão. Calcule a entropia e a energia de Gibbs da mistura quando a separação é removida. Suponha que os gases sejam perfeitos.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que o exercício está pedindo. Temos um recipiente de volume total de
dividido em dois compartimentos iguais. No compartimento esquerdo, tem argônio a 100 kPa e
; e no direito, neônio nas mesmas condições. Queremos calcular a entropia (
) e a energia de Gibbs (
) quando misturamos esses gases, assumindo que eles se comportam como gases perfeitos. Para isso, vamos precisar usar as fórmulas de entropia e energia de Gibbs para misturas de gases ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar o número de mols de cada gás. Sabemos que a pressão (
) é 100 kPa, o volume de cada compartimento é
(metade de 250), que é igual a
, e a temperatura (
) é
(convertendo
para Kelvin). Vamos usar a equação dos gases ideais:
Onde
.
Rearranjando para encontrar
:
Então, temos aproximadamente
de argônio e o mesmo de neônio.
Passo 3
Agora, vamos calcular a entropia de mistura (
). A fórmula para a entropia de mistura de dois gases ideais é:
Onde
e
são as frações molares de argônio e neônio, respectivamente. Como temos a mesma quantidade de mols de cada gás:
Substituindo na fórmula:
Passo 4
Vamos calcular agora a energia de Gibbs da mistura (
). A fórmula para a energia de Gibbs de mistura é:
Usando as mesmas frações molares de antes:
No entanto, como estamos considerando a mudança para a mistura, dividimos esse valor pela quantidade total de mols para obter a energia de Gibbs por mol, resultando em aproximadamente
.
Resposta
Exercícios relacionados
A 310 K , as pressões parciais de vapor de uma substância B dissolvida em um líquido A são as seguintes:
|
0,010 | 0,015 | 0,020 |
---|---|---|---|
|
82,0 | 122,0 | 166,1 |
Mostre que a solução obedece à lei de Henry neste intervalo de frações molares e calcule a constante da lei de Henry a 310 K .
Estime o ponto de fusão do Níquel, Ni , se o
é
e o
é
.K. (compare com o valor experimental
).
Quando o elétron retorna para o estado fundamental, ele cede energia anteriormente recebida sob a forma de luz;
No laboratório, o estrôncio poderia ser identificado pela coloração vermelha quando este recebe o calor de uma chama.