Quando se oxidam 1 mol de
(glicose) a dióxido de carbono e água, a 298 K de acordo com a equação química a seguir, as medições calorimétricas dão
, a 298 K .
Dica: Olhar o balanceamento da equação química.
A partir desta reação, quanto poderia ser extraído na forma de calor se a pressão fosse constante?
Dica: Olhar o balanceamento da equação química.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde 1 mol de glicose (
) reage com oxigênio (
) para formar dióxido de carbono (
) e água (
). Estamos trabalhando com termodinâmica, especificamente com as variações de energia interna (
) e entropia (
) dessa reação a 298 K. Nosso objetivo é descobrir quanta energia na forma de calor pode ser extraída se a pressão for constante.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química para termos certeza de que está tudo certinho. A reação fornecida é:
Para balancear, contamos os átomos de cada elemento em ambos os lados:
- Carbono ©: 6 na glicose → 6
- Hidrogênio (H): 12 na glicose → 6
- Oxigênio (O): 6 na glicose + 6 no
= 12 → 12 nos produtos (6 têm 12 e 6 têm 6, totalizando 18, algo está errado). Na verdade, a equação balanceada correta é:
Agora está balanceada!
Passo 3
Nossa próxima etapa é entender o que a variação de energia interna (
) e a variação de entropia (
) nos dizem. A variação de energia interna é a mudança na energia do sistema, e a variação de entropia é a mudança na desordem.
No caso,
indica que a energia interna diminui durante a reação, o que geralmente significa que a reação libera energia. Já
mostra que a desordem aumenta.
Passo 4
Queremos saber quanta energia na forma de calor (
) pode ser extraída a pressão constante. Em termodinâmica, a energia transferida como calor a pressão constante é igual à variação de entalpia (
).
A relação entre a variação de entalpia e a variação de energia interna é dada por:
Onde:
-
é a variação de energia interna -
é a variação no número de moles de gás -
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura em Kelvin
Passo 5
Vamos calcular
, que é a mudança nos moles de gás durante a reação. Olhando a equação balanceada:
- Moles de gás nos reagentes: 6,
- Moles de gás nos produtos: 6,
(a água está líquida, então não conta como gás)
Então,
Passo 6
Agora, aplicamos a fórmula da entalpia:
Como
, a equação simplifica para:
Portanto,
Passo 7
Assim, a quantidade de calor que pode ser extraída a pressão constante é igual a
, que já calculamos.
Resposta
A quantidade de calor que pode ser extraída a pressão constante é
.