Questão 6
ITA 2018
(ITA - 2018 - 2ª FASE)
Uma dada reação (I), cujo calor liberado é desconhecido, é conduzida em um reator que utiliza um gás mantido a volume constante (V) como banho térmico. Outras duas reações (II e III) conduzidas em condições similares apresentam calor liberado a volume constante (Qv) conforme apresentado na tabela abaixo:
Considere as seguintes informações sobre o gás do banho térmico, que tem comportamento não ideal e obedece à equação:
em que: a = 62,5 L2 atm mol-2; b = 0,4 L mol; n = 0,4 mol; V = 10 L; capacidade calorífica molar a volume constante (CVm) = 83,33 JK-1 mol-1, temperatura inicial (Ti) = 300 K
a) Sabendo que 0,1 mol de A são utilizados na reação I, calcule o QV liberado nessa reação.
b) Determine a temperatura final do banho térmico.
c) Determine a pressão inicial e a pressão final do banho térmico.
Gabarito:
Resolução:
a) Para calcular o calor liberado na reação, é preciso encontrar a equação global e para isso utiliza-se a lei de hess:
A + 1 ½ B → C + 400 kJ/mol
C → D + ½ B - 300 kJ/mol
-------------------------------------------------
A + ½ B → D + 100 kJ/mol
Portanto, 1 mol de A liberar 100 kJ, portanto, sendo utilizados 0,1 mol de A:
1 mol de A ------------- 100 kJ
0,1 mol de A ---------- x
x = 10 kJ
O calor liberado é de 10 kJ.
b) Para calcular a temperatura final, utiliza-se:
Substituindo os valores:
Portanto, a temperatura final é de 600 K.
c) A pressão inicial é calculada por:
Já a pressão final: