Qual a mínima quantidade de trabalho a ser fornecido a um refrigerador para
(a) liquefazer um mol de He a
, partindo do gás He a
? A entalpia de vaporização a
e 1 atm é igual a
.
(a) liquefazer um mol de He a
Passo 1
Então, vamos entender o que está sendo pedido aqui. A questão quer saber qual é a mínima quantidade de trabalho que deve ser fornecida a um refrigerador para liquefazer um mol de hélio (He) a 4,2 K, começando do gás He na mesma temperatura. Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados à entalpia de vaporização e ao trabalho mínimo em processos reversíveis.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a entalpia de vaporização. A entalpia de vaporização (
) é a quantidade de energia necessária para transformar um mol do líquido em gás à temperatura e pressão constantes. No nosso caso,
.
Passo 3
Para calcular o trabalho mínimo necessário, vamos usar a relação entre a entalpia de vaporização, a temperatura e a mudança de entropia. A mudança de entropia (
) durante a vaporização pode ser calculada por:
Onde
é a temperatura absoluta em Kelvin.
Passo 4
Vamos calcular a mudança de entropia:
Passo 5
Agora, para encontrar o trabalho mínimo (
) necessário, usamos a fórmula:
Substituindo os valores que temos:
Passo 6
Calculando a segunda parte da equação:
Passo 7
Substituindo de volta na equação do trabalho mínimo:
Resposta
A mínima quantidade de trabalho a ser fornecida ao refrigerador é 0 J/mol.
Exercícios relacionados
Uma máquina térmica opera extraindo calor de um tanque contendo
de água e rejeitando calor para um rio a uma temperatura constante de
Se a temperatura inicial da água no tanque é de
, qual é a máxima quantidade de trabalho, em MWh, que a máquina térmica pode fornecer? (R.:
)
Dados: Para a água, capacidade térmica igual a e densidade de
.
Dados: Para a água, capacidade térmica igual a
Considere a reação
.
(b) Pensando na entropia como incerteza, justifique o sinal da entropia no item (a).
Dados: entalpias padrão de formação a 298 K
(b) Pensando na entropia como incerteza, justifique o sinal da entropia no item (a).
Dados: entalpias padrão de formação a 298 K
substância |
|
---|---|
|
3,28 |
|
15,70 |
|
8,41 |
|
10,51 |
Qual é o número de algarismos significativos em cada uma das seguintes medidas de grandeza?
Qual é o número de algarismos significativos em cada uma das seguintes medidas de grandeza?
0,00296 s
0,00296 s