Uma fita de magnésio metálico, de 15 g , é lançada num béquer com ácido clorídrico diluído. Calcule o trabalho realizado pelo sistema em consequência da reação. A pressão atmosférica é de
, e a temperatura, de
.
Passo 1
Vamos resolver um exercício de química envolvendo termodinâmica. A questão nos pede para calcular o trabalho realizado pelo sistema quando uma fita de magnésio metálico de 15 g é lançada em um béquer com ácido clorídrico diluído. Para isso, vamos usar conceitos de reações químicas e a equação do trabalho em processos a pressão constante.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a reação que está ocorrendo. Quando o magnésio metálico reage com o ácido clorídrico, a reação química é:
Essa reação produz gás hidrogênio (
), que vai influenciar no trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
Vamos calcular quantos mols de magnésio estão sendo utilizados. A massa molar do magnésio (Mg) é aproximadamente 24,305 g/mol. Então:
Passo 4
Pela equação da reação, sabemos que 1 mol de Mg produz 1 mol de
. Portanto, 0,617 mol de Mg produzirão 0,617 mol de
.
Passo 5
Agora, vamos calcular o volume de
produzido usando a equação dos gases ideais:
Onde:
-
é a pressão (1,0 atm), -
é o volume que queremos encontrar, -
é o número de mols de gás (0,617 mol), -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em Kelvin (25°C + 273 = 298 K).
Rearranjando a equação para
:
Passo 6
O trabalho realizado pelo sistema em um processo a pressão constante é dado por:
Onde:
-
é o trabalho, -
é a pressão (1,0 atm), -
é a variação de volume (15,05 L).
Convertendo a pressão para unidades compatíveis com o trabalho em Joules, sabendo que
:
Resposta
O trabalho realizado pelo sistema é aproximadamente
.