Termodinamica
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Termodinamica
Dois moles de um gás ideal são comprimidos, reversivelmente, de 1 bar para 10 bar. Nessa compressão, o volume do gás reduziu-se de 50L para 5L. Calcule:
a)A variação de entropia neste processo
b)A variação da Função de Gibbs
c)O que você alteraria nas suas contas se a transformação acima fosse realizada de forma irreversível, contra pressão externa de 10 bar
a)A variação de entropia neste processo
b)A variação da Função de Gibbs
c)O que você alteraria nas suas contas se a transformação acima fosse realizada de forma irreversível, contra pressão externa de 10 bar
r_caeatano- Iniciante
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Re: Termodinamica
PV = nRT
Po = 1 bar ≈ 1 atm P1 ≈ 10 atm
Vo = 50 L V1 ≈ 5 L
n = 2 mols
R = 0,082 atm.L/(mol.K)
To = PV/nR = 1.50/(0,082.2) ≈ 304,88 K
A transformação é evidentemente isotérmica, visto que Po.Vo = P1.V1
Logo, T1 = To = 304,88 K
a)
1L: 10^-3 m³ [SI]
1bar: 10^5 Pa [SI]
Q = ∆U + W
Q = W [∆U = 0]
W(isotérmica reversível) = PoVo.ln(V/Vo) [SI]
W = (1.10^5).(50.10^-3).ln(1/10)
W = 5.10^3.(-1).ln(10)
W = -5000 ln(10) J
Q ≈ -11.512,93 J
∆S = Q/T = -11.512,93/304,88 = -37,76 J/K
b)
∆G = ∆H - T.∆S
Se a variação de entalpia no processo é nula, então:
∆G = -T.∆S = -Q
∆G = +11.512,93 J (processo "forçado", não é espontâneo)
Segunda resolução:
∆G = nRT ln(P/Po), para uma transformação reversível e com temperatura constante
∆G = Po.Vo.ln(10) = +11.512,93 J
c) Transformações isotérmicas irreversíveis diferem por não envolverem a mesma equação no item 'a'. O trabalho é calculado em função apenas da pressão externa e da variação do volume, assemelhando-se da transformação isobárica.
W = ∆V.Pext [isotérmica irreversível]
W = nRTln(V/Vo) [isotérmica reversível]
W = P.∆V [isobárica simples]
Novamente, Q = W + ∆U, sendo que ∆U é nulo
Q = W = Pext.∆V [SI]
Q = 10.10^5.(-45.10^-3)
Q = -45.10^3
Q = -45.000 J
Com isso, a nova ∆S seria -45.000/304,88 ou -147,6 J/K e a nova ∆G seria +45,000 J
Notas e recursos de estudo:
Físico-Química: Energia de Gibbs
Isotérmicas irreversíveis (veja a questão 8 )
Trabalho na isotérmica reversível
Po = 1 bar ≈ 1 atm P1 ≈ 10 atm
Vo = 50 L V1 ≈ 5 L
n = 2 mols
R = 0,082 atm.L/(mol.K)
To = PV/nR = 1.50/(0,082.2) ≈ 304,88 K
A transformação é evidentemente isotérmica, visto que Po.Vo = P1.V1
Logo, T1 = To = 304,88 K
a)
1L: 10^-3 m³ [SI]
1bar: 10^5 Pa [SI]
Q = ∆U + W
Q = W [∆U = 0]
W(isotérmica reversível) = PoVo.ln(V/Vo) [SI]
W = (1.10^5).(50.10^-3).ln(1/10)
W = 5.10^3.(-1).ln(10)
W = -5000 ln(10) J
Q ≈ -11.512,93 J
∆S = Q/T = -11.512,93/304,88 = -37,76 J/K
b)
∆G = ∆H - T.∆S
Se a variação de entalpia no processo é nula, então:
∆G = -T.∆S = -Q
∆G = +11.512,93 J (processo "forçado", não é espontâneo)
Segunda resolução:
∆G = nRT ln(P/Po), para uma transformação reversível e com temperatura constante
∆G = Po.Vo.ln(10) = +11.512,93 J
c) Transformações isotérmicas irreversíveis diferem por não envolverem a mesma equação no item 'a'. O trabalho é calculado em função apenas da pressão externa e da variação do volume, assemelhando-se da transformação isobárica.
W = ∆V.Pext [isotérmica irreversível]
W = nRTln(V/Vo) [isotérmica reversível]
W = P.∆V [isobárica simples]
Novamente, Q = W + ∆U, sendo que ∆U é nulo
Q = W = Pext.∆V [SI]
Q = 10.10^5.(-45.10^-3)
Q = -45.10^3
Q = -45.000 J
Com isso, a nova ∆S seria -45.000/304,88 ou -147,6 J/K e a nova ∆G seria +45,000 J
Notas e recursos de estudo:
Físico-Química: Energia de Gibbs
Isotérmicas irreversíveis (veja a questão 8 )
Trabalho na isotérmica reversível
SpaceFunction- Recebeu o sabre de luz
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