EXERCÍCIOS Calor _ Trabalho _Primeira Lei Química Básica Transformações v5

Prévia do material em texto

 EXERCÍCIOS A RESOLVER – CALOR 
 
1) Energia, em qualquer uma de suas diversas formas, tais como trabalho e calor, é representada 
pelo produto de fatores: extensivo x intensivo. Apresentar os valores de energias mostrados na 
lista a seguir em ordem crescente: a) 6,3 kcal; b) 0,3 Pa . m3; c) 3,7 L . atm; d) 14 eV; e) 246 N m. 
(Sugestão: usar as tabelas distribuídas com as notas de aula sobre o SI). Resp.: d < b < e < c  < a. 
 
2) Certo aquecedor elétrico tem potência de 150 W. a) O que é potência? b) Que quantidade de 
energia irá o aquecedor fornecer a cada minuto? c) Que tipo de energia o aparelho fornece? 
(Sugestão: procurar a fórmula na rede mundial de computadores). Resp.: 9 kJ. 
 
3) Calcular o calor necessário para aquecer 1 mol de cloro gasoso de 25 oC a 125 oC sob condições 
de volume constante e padrão (pressão 1 bar). Assumir que  ,  = 25,635 J . mol
‐1. K‐1  é 
constante nesse intervalo de temperatura. Resp.: q = + 2.563,5 J. 
 
4) Um aquecedor elétrico com potência igual a 150 W é mergulhado em 1 kg de metanol e ligado 
por 1 min. A temperatura do metanol é elevada por 3,54 o C. Assumindo que todo o calor é 
absorvido pelo álcool, calcular a capacidade calorífica  molar  à pressão constante do metanol 
líquido. Resp.: C p, m = 81,5 J . mol
‐1 . K‐1. 
 
5) Calcular o calor necessário para fundir 500 kg de potássio metálico a 336 K. O calor de fusão do 
potássio é 2,35 kJ.mol‐1. Resp.: q = + 3,01 x 104 kJ. 
 
6) Calcular a temperatura de equilíbrio quando 50 g de água, a 80 oC, são misturados com 100 g de 
água a 10 oC, em recipiente constituído de paredes adiabáticas. Considerar o calor específico da 
água constante neste intervalo de temperatura. Resp.: 306 K. 
 
7) Em recipiente adiabático são colocados 1000 g de água a 20 ⁰C, 200 g de chumbo a 82 ⁰C e uma 
massa de uma substância A a 62 ⁰C. A temperatura final de equilíbrio térmico é 22 ⁰C. Calcular a 
massa da substância A. Dados: cPb = 0,03 cal/g ⁰C; cH2O = 1 cal/g ⁰C e cA = 0,10 cal/g ⁰C. 
Resp.: mA = 410 g. 
 
 EXERCÍCIOS A RESOLVER – TRABALHO 
 
1) Certa amostra de gás ideal sob as condições iniciais: 1 m3, 10 bar e 273 K, expandiu‐se contra a 
pressão externa igual a 1 bar ao estado final sob as condições: 10 m3, 1 bar e 273 K? Qual é o 
trabalho realizado pelo gás sobre as vizinhanças? Resp.: w = ‐ 9,0 x 105 J. 
 
2) Calcular o trabalho realizado quando 1 mol de dióxido de enxofre, considerado gás ideal, 
expande‐se isotermicamente e reversivelmente a 27 0C de 2,46 a 24,6 L. 
Resp.: a) ‐ 5,74 kJ.  
 
 
 
3) 
50
kP
 
4 – a) C
pé uma
25 % da
de alim
cal = 4,1
subir à s
5 ‐ Dois 
de 5 bar
massa d
Dados: 
 EXERCÍC
 
1 ‐  Um gás
então uma
Resp.: ∆U =
 
2 ‐ Para um
será o valo
Resp.:  ΔU 
 
3 ‐ Dois mo
hermeticam
10 atm. Co
0; ∆U = q =
 
4 ‐ Dois litr
pressão co
nitrogênio 
Resp.: w = 
 
5 ‐ Calcular
e expande
mol‐1 K‐1, c
∆U = 376,6
 
6 ‐ Uma am
reversivelm
livremente
Resp.: a) Δ
q = 0.  
Uma reaçã
0,0 cm2. Em 
a. Calcular 
Calcular o  t
 serra cuja 
a energia p
entos é con
184 J) a ene
serra. Resp.
mols de gás
r.  Qual o tra
de 100 kg, c
R = 8,314 x 
CIOS A RESO
s ideal expa
a quantidad
= ‐ 577,95 J
m gás ideal C
or de ΔU pa
= 6.760 cal
ols de gás id
mente fech
onsiderando
=  45,6 kJ. 
ros de nitro
onstante de 
seja gás ide
‐ 810,86 J; 
r o trabalho
‐se para 2 a
calcular tam
6 cal; q = 88
mostra de 1
mente; (b) c
e (contra um
ΔU = 0; w = ‐
o química o
virtude da 
o  trabalho 
rabalho ne
altura é 55
roduzida pe
nvertida em
ergia total q
.: a)  w = ‐ 1
s ideal a 1 ba
abalho real
calcular a al
Pa m3 mol‐
OLVER – PR
andindo‐se d
e de calor i
. 
Cv,m = 6,76 c
ra a mudan
.  
deal diatôm
ado de 20 L
o que o gás 
ogênio, a 0 °
1 atm até q
eal, quais sã
∆U = 0; q = 
o realizado p
atm e 50°C, 
mbém ΔU e q
82,8 cal. 
,00 mol de 
contra uma 
ma pressão 
‐ 1,57 kJ; q =
ocorre em u
reação, o p
realizado p
cessário pa
5 ft (1 ft = 0
elo corpo h
m trabalho m
que deve se
1,24 x 105 J; 
ar e 298 K sã
izado sobre
tura que a 
1 K‐1 ; 1 bar 
RIMEIRA LEI
de 10 para 
gual a 30 J. 
cal mol‐1 K‐1
ça de estad
mico [CV,m = (
L à pressão 
permanece
C e 5 atm d
que a pressã
ão os valore
‐ w. 
por 5 mol d
contra a pr
q para o pro
Ar expande
pressão ext
externa nul
= + 1,57 kJ; 
um vaso pro
istão desloc
pelo sistema
ara que um
0,3048 m);
humano dev
mecânico m
er produzid
b) Etotal + 1
ão comprim
e o gás? b) C
massa deve
= 105. Resp
I 
16 L contra
Qual é a va
1. Se 10 mol
do do gás? 
(5/2)R] são 
de 1 atm. O
e confinado
de pressão, 
ão do gás s
es de: w, ΔU
de gás ideal 
ressão cons
ocesso. Dad
e‐se isoterm
terna const
la). Em cada
b) ΔU = 0; w
ovido de um
ca‐se 15 cm
a.  Resp.: w 
a pessoa co
b) Assumin
vido às reaç
muscular, ca
da para que
18,4 kcal. 
idos, isoterm
Caso a com
e ser baixad
p.: a) w = + 1
 uma pressã
ariação na e
l do gás são
armazenad
O gás é entã
 no recipien
expandem‐
eja igualme
U e q para o
quando o m
tante de 0,5
do: 1 atm L =
micamente, 
tante igual à
a processo, 
w = ‐ 1,13 k
m pistão de s
m contra a p
= ‐ 90,7 J . 
om 75 kg s
ndo que som
ções de oxid
alcular em k
 o homem 
micamente, d
pressão sej
da para a re
19,84 kJ; b) h
ão constant
energia inte
o aquecidos 
dos em um r
ão aquecido
nte, calcular
‐se isotermi
ente 1 atm. 
o processo? 
mesmo enco
5 atm. Se p
= 24,22 cal.
a 0 °C, de 2
à pressão fi
calcule q, w
J; q = + 1,13
seção reta u
pressão exte
suba a     
mente 
dação 
kcal (1 
possa 
devido à pre
ja realizada
ealização de
h = 20,22 m. 
te de 1 atm
erna do gás?
 de  0 oC a 1
recipiente 
o até atingir
r: w, q e ∆U
icamente co
Supondo q
  
ontra‐se a 5
ara o gás Cp
. Resp.: w = 
22,4 até 44,
nal do gás; 
w, ∆U.  
3 kJ;   c) ΔU 
uniforme de
erna de 121
essão consta
devido a u
esse trabalh
m, absorve 
?  
100 oC, qua
r a pressão 
U. Resp.: w =
ontra uma 
ue o 
5 atm e 25 °
p,m = 5,0 cal
‐ 506,21 ca
8 L (a) 
e (c) 
= 0; w = 0; 
e 
1 
nte 
ma 
ho. 
l 
de 
= 
°C, 
 
al;