Fisico-Quimica IVA - Lista 2 - Gabarito

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Universidade Federal Fluminense 
Instituto de Química 
Disciplina: Físico-Química IV A 
Professor: Júlio César Martins da Silva 
 
Solução da lista 2 
A lista poderá ser entregue até do dia 16/1121 às 17:59 
 
1 - Calcule o calor e o trabalho, quando dois mols de um gás ideal sofrem uma expansão isotérmica. 
a) Reversível a 298,0 K, 1,0 bar e 49,6 L para 0,66 bar e 75,0 L. 
b) Irreversível contra pressão externa de 0,50 bar a 298,0 K d 49,6 L para 75,0 L. 
 
Isotérmicas: {
Δ𝑈 = 0
Δ𝐻 = 0
𝑄 = -W
 
𝑎. 𝑊 = −𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉2
𝑉1
= −2.8,314.298 𝑙𝑛
75
49,6
 
𝑊 = −2048,9𝐽 𝑞 = 2048.9𝐽 
 
𝑏. 𝑊 = −𝑝𝑒𝑥𝑡(𝑉2 − 𝑉1) = −0,5.1,013.10
5(75 − 45,6). 10−3 
𝑊 = −1295,4 𝐽 𝑞 = 1295,4𝐽 
 
 
 
2 - Um mol de um gás ideal sofre uma compressão reversível de 22,4 L para 10,0 L, a 0 ºC. Calcule o 
trabalho e o calor envolvidos no processo. 
𝑎. 𝑊 = −𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉2
𝑉1
 
𝑊 = −1𝑚𝑜𝑙. 8,314
𝐽
𝐾. 𝑚𝑜𝑙
. 273,15𝐾  𝑙𝑛
10
22,4
= 1831 𝐽 
 
𝑞 = −1831𝐽 
 
 
3 - Dois mols de um gás ideal são expandidos reversível e isotermicamente a 0 ºC partindo de 1 atm. 
Calcule o volume final ocupado pelo gás se o calor absorvido durante o processo é de 750 cal. Qual será 
o volume se o processo ocorrer contra uma pressão externa de 0,5 atm? 
 
𝑎. 𝑉1 =
𝑛𝑅𝑇
𝑝1
=
2𝑚𝑜𝑙. 0,082
𝑎𝑡𝑚. 𝐿
𝐾. 𝑚𝑜𝑙
. 273,15𝐾
1𝑎𝑡𝑚
= 44,8𝐿 
Reversível: 𝑊 = −𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉2
𝑉1
 
𝑉2 = 𝑉1𝑒
−
𝑊
𝑛𝑅𝑇 = 𝑉1𝑒
𝑄
𝑛𝑅𝑇 = 44,8𝐿. 𝑒
750𝑐𝑎𝑙
2𝑚𝑜𝑙.1,98
𝑐𝑎𝑙
𝐾.𝑚𝑜𝑙
.273,15𝐾 = 89,6𝐿 
 
𝑝𝑒𝑥𝑡 = 0,5𝑎𝑡𝑚 ⇒ 𝑊 = −𝑝𝑒𝑥𝑡(𝑉2 − 𝑉1) 
𝑉2 =
𝑄
𝑝𝑒𝑥𝑡
+ 𝑉1 =
750𝑐𝑎𝑙.
0,082𝑎𝑡𝑚. 𝐿
1,98𝑐𝑎𝑙
0,5𝑎𝑡𝑚
+ 44,8𝐿 = 106,9𝐿 
 
 
4 - Um mol de um gás ideal sofre uma expansão isotérmica a 298 K de 1,0 bar sabendo que o trabalho 
envolvido no processo foi de 100 J e que a pressão externa foi de 0,1 bar, calcule a pressão final do gás. 
 
 
𝑏. 𝑊 = −𝑝𝑒𝑥𝑡(𝑉2 − 𝑉1) = −𝑝𝑒𝑥𝑡 (
𝑛𝑅𝑇
𝑝2
−
𝑛𝑅𝑇
𝑝1
) 
𝑊
𝑛𝑅𝑇
=
𝑝𝑒𝑥𝑡
𝑝1
−
𝑝𝑒𝑥𝑡
𝑝2
 
1
𝑝2
=
1
𝑝1
−
𝑊
𝑛𝑅𝑇
.
1
𝑝𝑒𝑥𝑡
=
1
1𝑏𝑎𝑟
+
100𝐽
1𝑚𝑜𝑙. 8,314
𝐽
𝐾. 𝑚𝑜𝑙
. 298𝐾
.
1
0,1𝑏𝑎𝑟
 
1
𝑝2
= 1 + 0,4 = 1,4 
𝑝2 = 0,71𝑏𝑎𝑟 
 
 
 
5 – Para processos a pressão constante ∆𝐻 = 𝑄𝑝 então pode-se concluir que dp é função de estado? 
Explique. 
Não. ∆𝐻 = 𝑄𝑝 é uma equação que descreve um processo e não um estado do sistema. Se existe 
variação de uma função de estado, como a entalpia, isto caracteriza a ocorrência de um processo. A 
característica de Q ser função de caminho é reforçada pois, neste caso particular de p constante, é igual a 
variação de entalpia.