(exemplo 3.4) Quando se oxida 1,000 mol de
(glicose) a
e
, a
, de acordo com a equação abaixo, as medições calorimétricas dão
e
, a
. Que energia é possível aproveitar
(a) na forma de calor a p cte, e
(b) na forma de trabalho?
(a) na forma de calor a p cte, e
(b) na forma de trabalho?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre a oxidação da glicose (
) e nos dá algumas informações térmicas: a variação da energia interna (
) e a variação da entropia (
) 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:
Passo 3
Agora, vamos calcular a entalpia da reação (
). A entalpia é a energia total de um sistema a pressão constante e é dada por:
Como o volume de gás muda durante a reação, mas a pressão é constante, podemos simplificar usando a relação dos gases ideais:
Onde
é a mudança no número de moles de gás. Observando a equação da reação:
- Reagentes: 6 moles de
- Produtos: 6 moles de
Logo,.
Portanto:
Isso significa que a energia liberada como calor a pressão constante é
.
Passo 4
Agora, vamos calcular a energia que pode ser aproveitada como trabalho. Para isso, usamos a energia livre de Gibbs (
), que é dada por:
Já temos
,
e
. Precisamos converter
para
:
Substituindo na equação:
Resposta
(a) A energia aproveitável na forma de calor a pressão constante é
.
(b) A energia aproveitável na forma de trabalho é
.