A pressão de 1 bar
, o benzeno congela a
, e sua massa especmica passa de
para
. A entalpia de fusão é de
. Estime o ponto de congelamento do benzeno a 100 MPa e interprete o resultado. Massa molar do benzeno (
).
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente sabe que o benzeno congela a 5,5 °C sob uma pressão de 1 bar. A massa específica muda quando ele congela, e a entalpia de fusão (a quantidade de energia necessária para derreter ou solidificar) é de 10,59 kJ/mol. A pergunta quer saber qual será o ponto de congelamento do benzeno quando a pressão aumenta para 100 MPa. Para resolver isso, vamos usar a equação de Clapeyron, que relaciona a mudança de temperatura de transição com a mudança de pressão.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional para facilitar os cálculos.
- Temperatura inicial (T₁): 5,5 °C = 278,65 K
- Massa molar do benzeno (M): 78 g/mol
- Pressão inicial (P₁): 1 bar = 10⁵ Pa
- Pressão final (P₂): 100 MPa = 10⁸ Pa
- Entalpia de fusão (ΔH): 10,59 kJ/mol = 10590 J/mol
Passo 3
Vamos calcular os volumes molar da fase sólida (Vₛ) e líquida (Vₗ) usando a massa específica.
- Volume molar da sólida (Vₛ):
- Volume molar da líquida (Vₗ):
- Mudança de volume (ΔV):
Convertendo para m³:
Passo 4
Agora, usamos a equação de Clapeyron para relacionar a mudança de temperatura com a mudança de pressão:
Onde:
-
é a mudança na temperatura de congelamento. -
Substituindo os valores:
Passo 5
Vamos calcular passo a passo:
- Multiplicação no numerador:
- Divisão pela entalpia de fusão:
- Multiplicação pela mudança de pressão:
Resposta
O ponto de congelamento do benzeno a 100 MPa é aproximadamente 2,6 °C. Isso significa que, aumentando a pressão de 1 bar para 100 MPa, o benzeno congela a uma temperatura mais baixa, indicando que a pressão elevada dificulta a solidificação do benzeno.
Exercícios relacionados
Para a reação
, keq= 160 em 500 K . a análise da mistura de reação em 500 K mostrou que sua composição é
bar,
bar e
bar. b)será que a mistura de reação está em equilíbrio ?
Escreva a estrutura de Lewis para cada uma das substâncias abaixo, e atribua a carga formal para o átomo correto, quando necessário.
w.
w.
Qual o
da expansão de dois moles de um gás ideal de 5000 kPa para 200 kPa isotermicamente
?
Um balão de 138,2 mL de volume contém 0,6946 g de gás (puro). A pressão interna é 756,2 Torr na temperatura de
. Qual é a massa molar do gás contido no balão?