Determine e de 1 mol de gás que se expande isotermicamente para 1 bar, partindo de condiçőes iniciais de 300 K e 15 bar.

Passo 1

Então, a gente tem aqui um exercício de Termodinâmica onde precisamos calcular cinco coisas diferentes (ΔE, ΔH, ΔG, ΔS e W_max) para 1 mol de gás que está se expandindo de forma isotérmica. Isso significa que a temperatura permanece constante durante todo o processo. As condições iniciais são 300 K e 15 bar, e o gás se expande até 1 bar. Vamos precisar entender conceitos como energia interna, entalpia, energia de Gibbs, entropia e trabalho máximo em processos termodinâmicos.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular ΔE, que é a variação da energia interna. Para um gás ideal em um processo isotérmico, a energia interna depende apenas da temperatura. Como a temperatura não muda (isotérmico), a variação da energia interna é zero.

Passo 3

Agora, vamos para ΔH, a variação da entalpia. A entalpia é definida como , onde é a energia interna, é a pressão e é o volume. Como e o processo é isotérmico (então também não varia para um gás ideal), a variação da entalpia também é zero.

Passo 4

Vamos calcular ΔS, a variação da entropia. Para um processo isotérmico em um gás ideal, a variação da entropia é dada por:
Como (pela Lei dos Gases Ideais), podemos reescrever em termos de pressão:
Substituindo os valores:

Passo 5

Agora, vamos para ΔG, a variação da energia de Gibbs. A relação entre ΔG, ΔH e ΔS é:
Como :

Passo 6

Por último, vamos calcular W_max, o trabalho máximo que pode ser realizado durante a expansão. Para um processo isotérmico reversível, o trabalho realizado é:
Substituindo os valores:

Resposta

Exercícios relacionados

Sabendo que a reaçăo: . apresenta uma . Calcule o valor de para a seguinte reaçăo:
Uma máquina de Carnot opera entre duas fontes térmicas, realizando um trabalho de 1000 J por ciclo. Se a fonte quente está a 500 K e a fonte fria a 300 K , qual a quantidade de calor absorvida da fonte quente por ciclo?
Calcule a de 5 mols de gás ideal comprimido de 1atm para 6 atm à .
O que é entropia? Qual o significado físico da segunda lei da termodinâmica?