Em um reator fechado (ou seja, com volume constante) são gerados 10 mol de
, inicialmente a uma temperatura inicial de
e pressão de 35 atm. Este gas é então aquecido, de forma reversível, até uma temperatura de
. Calcular q
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício nos apresenta um reator fechado, ou seja, o volume não muda. Temos 10 mol de
, que inicialmente está a uma temperatura de
e uma pressão de 35 atm. Esse gás é aquecido de forma reversível até atingir
. O que precisamos calcular é a quantidade de calor
envolvida nesse processo.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a relação entre calor, capacidade térmica e variação de temperatura em processos a volume constante. Vamos precisar das fórmulas relacionadas à capacidade térmica a volume constante (
) e à quantidade de calor transferido.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que nas fórmulas termodinâmicas a temperatura é sempre em Kelvin.
A fórmula para conversão é:
Para a temperatura inicial:
E para a temperatura final:
Passo 3
Agora, vamos identificar a capacidade térmica a volume constante (
). Sabemos que foi dado
, mas para processos a volume constante, usamos
.
A relação entre
e
para gases ideais é dada por:
onde
é a constante dos gases, aproximadamente
.
Vamos rearranjar para encontrar
:
Passo 4
Agora que temos
, podemos calcular a quantidade de calor
transferida durante o aquecimento a volume constante. A fórmula para isso é:
onde:
-
é o número de mols, -
é a capacidade térmica a volume constante, -
é a variação de temperatura.
Primeiro, calculamos a variação de temperatura:
Passo 5
Agora, substituímos os valores na fórmula do calor:
Temos:
Então:
Passo 6
Vamos calcular:
Primeiro, multiplicamos
por
:
Agora, multiplicamos pelo número de mols:
Resposta
A quantidade de calor
transferida é de aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Em um reator fechado (ou seja, com volume constante) são gerados 10 mol de
, inicialmente a uma temperatura inicial de
e pressão de 35 atm. Este gas é então aquecido, de forma reversível, até uma temperatura de
. Calcular w
Uma amostra de dióxido de carbono com massa igual a
a
é expandida reversivelmente e adiabaticamente de 500 mL para 3 L . Calcular dH
(a) O vínculo horizontal
tem 6,4 mm de espessura, uma largura
e é feito de um aço que tem um limite de resistência à tração de 450 MPa . Qual o coeficiente de segurança, se a estrutura mostrada for projetada para suportar uma carga
?
Uma amostra de dióxido de carbono com massa igual a
a
é expandida reversivelmente e adiabaticamente de 500 mL para 3 L . Calcular dS. (Cp,m=37,11 j/kmol).