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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 3.Problemas Numéricos - Ex. 3

Um bloco de cobre, com 2,00 kg de massa ( C p m = 24,44   J   K - 1 m o l - 1 )   e temperatura de 0°C, é colocado num vaso isolado no qual está 1,00 mol de H 2 O ( g ) a 100°C e 1,00 atm. (a) Admitindo que todo o vapor de água seja condensado a água, qual a temperatura final do sistema a quantidade de calor transferida da água para o cobre, a variação de entropia da água, a do cobre e a variação total de entropia? (b) Na realidade, no equilíbrio, uma parte da água fica no estado de vapor, pela pressão de vapor da água na temperatura calculada na parte (a), e na hipótese de as capacidades caloríficas da água líquida e do vapor de água serem constantes e iguais as capacidades caloríficas nessa mesma temperatura, obtenha um valor mais aproximado da temperatura final, do calor transferido e das entropias. (Sugestão: Faça aproximações razoáveis.)

Passo 1

Oi pessoal, vamos resolver essa questão?

Para a parte (a) da questão vamos encontrar os resultados da seguinte forma:

q C u = 2000   g 0,385   J   K - 1 g - 1 57   K = - 43,9   K J

q H 2 O = - 43,9   K J

∆ S H 2 O = - 1   m o l 40656   J   m o l - 1 373,2 K + 1   m o l 75,3   J K - 1 m o l - 1 l n l n   ( 330,2 K 273,2 K )  

∆ S H 2 O = 145,9   J K - 1

∆ S t o t a l = - 118,1   J K - 1 + 145,9   J K - 1 = 28   J   K - 1

Passo 2

Para a parte (b) da questão vamos proceder da seguinte forma:

θ = 49,9 ° C = 323,1   K

q C u = - q H 2 O = 2000   g 0,385   J K - 1 g - 1 49,9 K = 38,4   K J

∆ S H 2 O = - n ∆ v a p H T b + n C p m l n l n   T f T i = - 119,8   J K - 1  

∆ S C u = m C s l n l n   T f T i = 129,2   J k - 1  

∆ S t o t a l = - 119,8 + 129,2 = 9   J K - 1

Resposta

a q C u = 43,9   K J ,   q H 2 O = - 43,9   K J ,   ∆ S = H 2 O = - 118,1   J   K - 1 ,   ∆ S C u = 145,9   J K - 1 ,   ∆ S t o t a l = 28   J K - 1

b θ = 49,9 ° C = 323,1   K ,   q C u = 38,4   K J = - q H 2 O ,   ∆ S H 2 O = - 119,8   J K - 1 ,   ∆ S C u = 129,2   J   K - 1 ,   ∆ S t o t a l = 9   J K - 1

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