Um gás é confinado em um cilindro sob pressão atmosférica constante. Quando o gás sofre uma reação química em particular, libera 89 kJ de calor para sua vizinhança e realiza 36 kJ de trabalho PV na vizinhança. Quais os valores de e para esse processo? -

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que tá rolando aqui! Você tem um gás dentro de um cilindro que tá sob pressão atmosférica constante. Esse gás passa por uma reação química que libera 89 kJ de calor pra fora e faz um trabalho de 36 kJ sobre o ambiente. Nosso objetivo é descobrir os valores de ΔE (variação da energia interna) e ΔH (variação da entalpia) desse processo.
Vamos precisar entender um pouco de Termodinâmica, especialmente as relações entre calor, trabalho, energia interna e entalpia. Então, bora passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a primeira lei da termodinâmica, que basicamente diz que a variação da energia interna do sistema (ΔE) é igual ao calor trocado (q) mais o trabalho realizado (w):
Aqui, o calor (q) é o que o sistema troca com o ambiente, e o trabalho (w) é o que o sistema faz sobre o ambiente.

Passo 3

Vamos identificar os sinais diretos:
  • O gás libera 89 kJ de calor, então q é negativo: .
  • O gás realiza um trabalho de 36 kJ sobre a vizinhança, então w também é negativo porque o sistema está fazendo trabalho: .

Passo 4

Agora, vamos aplicar os valores na equação da primeira lei:
Então, a variação da energia interna é -125 kJ.

Passo 5

Agora, vamos calcular a variação da entalpia (ΔH). A relação entre ΔH e ΔE é dada por:
Como a pressão é constante e estamos considerando um processo a pressão atmosférica, podemos simplificar para:
Mas também sabemos que o trabalho de expansão . Então:

Passo 6

Substituindo os valores que já temos:
Isso faz sentido porque, a pressão constante, a variação da entalpia é igual ao calor trocado: . E como q foi -89 kJ, confirma nossa conta.

Resposta

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