Questão 37
IME 2012
[IME - 2012/2013 - 1a fase]
O dispositivo a seguir utiliza a radiação solar para quantificar variações em propriedades termodinâmicas. Este dispositivo é composto por uma lente convergente e por um porta-amostras . A lente possui área útil de , absorvidade
de 20% e transmissividade
de 80 %. O porta-amostras possui absorvidade de 100% e volume variável, operando à pressão constante de 1,0 atm.
Em um procedimento experimental, injetou-se 0.100 mol de uma substância pura líquida no porta-amostras do dispositivo. Em seguida, mediu-se um tempo de 15,0 min para a vaporização total da amostra, durante o qual a irradiação solar permaneceu constante e igual a . Nesse processo, a temperatura do porta-amostras estabilizou-se em 351 K. No experimento, o calor sensível da amostra e a radiação emitida pelo porta-amostras são desprezíveis. Pode-se concluir que na vaporização total da substância, as variações de entalpia molar padrão e de entropia molar padrão são, respectivamente:
Gabarito:
Resolução:
Potência P' absorvida pela amostra:
Em que:
P = potência que chega na lenta
I = intensidade da radiação
A = área da lente
A potência que chega na amostra é qual a transmitida pela lente, ou seja:
Substituindo I em II:
Substituindo os dados:
Energia absorvida em 15 minutos (900 segundos) será:
A entalpia para 0,1 mol de vaporizção pode se calculada por:
A entropia por fim, é calcula então por: