(exemplo 3.4) Quando se oxida 1,000 mol de C6 H12 O16 (glicose) a CO2 e H2 O, a 25^circ C, de acordo com a equação abaixo, as medições calorimétricas dão De e De, a 25^circ C. Que energia é possível aproveitar
(a) na forma de calor a p cte, e
(b) na forma de trabalho?
C6 H12 O6(s)+6 O2(g) 6 CO2(g)+6 H2 O(l)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre a oxidação da glicose ( C6 H12 O6) e nos dá algumas informações térmicas: a variação da energia interna ( De) e a variação da entropia ( De) a 25°C. Nosso objetivo é descobrir quanta energia podemos aproveitar na forma de calor a pressão constante e na forma de trabalho. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, como entalpia e energia livre de Gibbs.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, porque as equações termodinâmicas usam Kelvin. Sabemos que:
T = 25°C + 273 = 298 , K

Passo 3

Agora, vamos calcular a entalpia da reação ( De). A entalpia é a energia total de um sistema a pressão constante e é dada por:
De
Como o volume de gás muda durante a reação, mas a pressão é constante, podemos simplificar usando a relação dos gases ideais:
Deá
Onde Deá é a mudança no número de moles de gás. Observando a equação da reação:
  • Reagentes: 6 moles de O2
  • Produtos: 6 moles de CO2
    Logo, Deá.
Portanto:
De
Isso significa que a energia liberada como calor a pressão constante é -2808 , kJ/mol.

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia que pode ser aproveitada como trabalho. Para isso, usamos a energia livre de Gibbs ( De), que é dada por:
De
Já temos De, T = 298 , K e De. Precisamos converter De para kJ/K cdot mol:
De
Substituindo na equação:
De
De
De

Resposta

(a) A energia aproveitável na forma de calor a pressão constante é -2808 , kJ/mol.
(b) A energia aproveitável na forma de trabalho é -2885,1 , kJ/mol.

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