Suponha que 10 g do gás Hélio ocupa um volume V á temperatura de 300K. Este gás, considerado ideal, é comprimido para a metade do volume inicial. Supondo uma compressão isotérmica e reversível, calcule o trabalho W realizado. A energia externa necessária para realizar este trabalho é fornecida pela combustão de Metanol. Calcule a massa de Metanol necessária para fornecer esta energia.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos 10 gramas de gás Hélio a uma temperatura de 300 K ocupando um volume inicial
. Esse gás é comprimido para metade do volume original de forma isotérmica (temperatura constante) e reversível. Precisamos calcular o trabalho
realizado nessa compressão. Além disso, precisamos descobrir quanto de Metanol é necessário queimar para fornecer essa energia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de Hélio que temos. Sabemos que a massa molar do Hélio (
) é de 4 g/mol. Usamos a fórmula:
onde:
-
é o número de mols, -
é a massa, -
é a massa molar.
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora, vamos calcular o trabalho
realizado durante a compressão isotérmica e reversível. A fórmula para o trabalho em um processo isotérmico é:
onde:
-
é a constante dos gases (8,314 J/(mol·K)), -
é a temperatura em Kelvin, -
é o volume final, -
é o volume inicial.
Como a compressão é para a metade do volume inicial:
Passo 4
Substituindo os valores na fórmula do trabalho:
Passo 5
Calculando o logaritmo natural:
Agora, substituindo de volta:
Passo 6
Fazendo os cálculos:
Portanto, o trabalho realizado é de aproximadamente 4.318 J.
Passo 7
Agora, vamos calcular a massa de Metanol necessária para fornecer essa energia. Primeiro, precisamos saber a energia liberada pela combustão do Metanol. A entalpia de combustão do Metanol é cerca de
, ou seja, cada mol de Metanol libera 726.000 J.
Usamos a fórmula:
onde:
-
é a massa de Metanol, -
é o trabalho realizado, -
é a entalpia de combustão, -
é a massa molar do Metanol (32 g/mol).
Passo 8
Substituindo os valores:
Resposta
O trabalho realizado é de aproximadamente 4.318 J, e a massa de Metanol necessária para fornecer essa energia é de cerca de 0,00019 g.
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Para a expansão isotérmica (
) e reversível de 10 mols de um gás ideal, do volume inicial V para volume final 3 V , calcule a variação das seguintes funções termodinâmicas:
(do gás),
(da fonte térmica),
( geral ).
Compare o valor do trabalho realizado, W , com o valor de .
Compare o valor do trabalho realizado, W , com o valor de
Discuta efeitos da combustão incompleta no rendimento térmico de uma combustão ( por exemplo, produzindo CO e não CO 2 ).
2F. 3 Quantas ligações
e quantas ligações
existem em (a)
<br> e (b)
?
Um decantador de uma unidade de tratamento de águas recebe uma corrente do tanque de floculação com uma vazão de
e concentração de
. O decantador funciona em estado estacionário e apresenta uma vazão de sobrenadante de
com uma concentração de
. Pede-se:
a) A vazão em e a concentração de sólidos em
do fundo do decantador.
b) A eficiência desse equipamento.
c) O tempo de residência necessário para que ocorra a sedimentação do sólido.
a) A vazão em
b) A eficiência desse equipamento.
c) O tempo de residência necessário para que ocorra a sedimentação do sólido.