A entalpia molar da vaporização do benzeno, no seu ponto de ebulição (353,25 K), é
. Qual é a variação da energia interna molar na vaporização? Durante quanto
tempo deve circular uma corrente de
, gerada por uma fonte de 12 V , para vaporizar 10 g da amostra?
tempo deve circular uma corrente de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão trata de termodinâmica, especificamente sobre a entalpia de vaporização do benzeno e a variação da energia interna durante esse processo. Também precisamos calcular o tempo necessário para vaporizar uma certa quantidade do benzeno usando uma corrente elétrica. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica e eletricidade.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a variação da energia interna molar na vaporização do benzeno. Sabemos que a relação entre a variação da energia interna (
) e a variação da entalpia (
) está dada pela equação:
No caso da vaporização a pressão constante, a variação
pode ser aproximada por:
Portanto, a equação fica:
Passo 3
Vamos calcular
. Sabemos que:
Primeiro, convertemos
para
:
Agora, calculamos
:
Então, a variação da energia interna é:
Arredondando, temos
.
Passo 4
Agora, vamos calcular o tempo necessário para vaporizar 10 g de benzeno usando uma corrente elétrica. Primeiro, precisamos encontrar a quantidade de calor necessária para vaporizar esses 10 g.
A massa molar do benzeno (
) é aproximadamente:
Então, a quantidade de mols em 10 g é:
O calor necessário (
) para vaporizar essa quantidade é:
Passo 5
Agora, vamos relacionar a energia elétrica fornecida com o calor necessário. A energia elétrica (
) fornecida por uma corrente é dada por:
Onde:
-
(tensão) -
(corrente) -
é o tempo em segundos
Sabemos que a energia necessária é igual ao calor:
Então, isolando
:
Arredondando, temos
.