ITA 2018 — Questão 26

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 ($Q_V$) conforme apresentado na tabela abaixo:

Reação	Equação	$Q_V$ ($\mathrm{kJ\ mol^{-1}}$)
I	$\mathrm{A} + \tfrac{1}{2}\mathrm{B} \rightarrow \mathrm{D}$	?
II	$\mathrm{A} + \mathrm{B} \rightarrow \mathrm{C}$	400
III	$\mathrm{D} + \tfrac{1}{2}\mathrm{B} \rightarrow \mathrm{C}$	300

Considere as seguintes informações sobre o gás do banho térmico, que tem comportamento não ideal e obedece à equação:

$\left(P + \frac{n^2 a}{V^2}\right)(V - nb) = nRT,$

em que: $a = 62{,}5\ \mathrm{L^2\ atm\ mol^{-1}}$; $b = 0{,}4\ \mathrm{L\ mol^{-1}}$; $n = 0{,}4\ \mathrm{mol}$; $V = 10\ \mathrm{L}$; capacidade calorífica molar a volume constante $(C_{V,m}) = 83{,}33\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}}$; temperatura inicial $(T_i) = 300\ \mathrm{K}$.

a) Sabendo que 0,1 mol de A são utilizados na reação I, calcule o $Q_V$ liberado nessa reação.

b) Determine a temperatura final do banho térmico.

c) Determine a pressão inicial e a pressão final do banho térmico.