a) A entalpia molar de fusão do gelo a
e 1 atm é
fusH
, e a entropia molar de fusão sob as mesmas condições é
fusS
. Mostre que
fusG
a
e 1 atm , que
fusG
quando a temperatura é maior que 273,15 K , e que
fusG
quando a temperatura é menor que
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a entalpia e entropia de fusão do gelo e quer que a gente mostre como a variação da energia livre de Gibbs (Δ_fusG) se comporta em diferentes temperaturas. A matéria que vamos usar envolve termodinâmica, especificamente as relações entre entalpia, entropia e energia livre de Gibbs. Para resolver, vamos precisar aplicar a fórmula da energia livre de Gibbs e analisar como ela muda com a temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a energia livre de Gibbs. Ela é uma função termodinâmica que nos ajuda a prever se um processo vai ocorrer espontaneamente. A fórmula básica é:
Onde:
-
é a variação da energia livre de Gibbs. -
é a variação da entalpia. -
é a temperatura em Kelvin. -
é a variação da entropia.
Passo 3
No contexto da fusão do gelo,
é a entalpia de fusão e
é a entropia de fusão. Vamos substituir esses valores na fórmula:
Sabemos que:
-
(converti para Joules para manter as unidades consistentes) -
Passo 4
Agora, vamos calcular
na temperatura de 273,15 K:
Esse valor é praticamente zero, o que significa que a energia livre de Gibbs da fusão do gelo é zero a 273,15 K e 1 atm, indicando equilíbrio entre gelo e água.
Passo 5
Vamos analisar agora o comportamento de
quando a temperatura varia:
-
Se
: A partefica maior, então: Isso significa que a fusão do gelo passa a ser espontânea (a água é mais estável). -
Se
: A partefica menor, então: Nesse caso, a fusão do gelo não é espontânea (o gelo é mais estável).
Resposta
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A entalpia de vaporização molar do benzeno na temperatura ebulição normal
é de
. Assumindo que a variação de entalpia e a variação de entropia permanecem constantes, calcule o valor da energia livre de Gibbs em
,
e
. Interprete os resultados obtidos.
A capacidade calorífica molar do
tem um valor aproximadamente constante de
de
a
. Calcule a variação de entropia se dois moles de
forem aquecidos de
a
a pressão constante.
Óxido de etileno pode ser produzido pela oxidação catalítica de eteno de acordo com a seguinte reação:
A carga do reator contém 100 kmol de eteno e 80 kmol de oxigênio. Calcule:
as quantidades de cada reagente e produto presentes no final da reação se a de conversão do eteno é 50%;
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