Fisico-Quimica IVA - Lista 3 - 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 3 
1 - Um certo líquido tem ΔvapH
o = 32,0 kJ mol-1. Calcule q, w, ΔH e ΔU, quando se vaporizam 0,75 
mol do líquido a 260 K e 765 torr. 
O enunciado diz que o processo ocorreu em condição de pressão de 765 torr, ou seja pressão constante. 
Sabemos que em pressãoconstante o a energia na forma de calor é igual ao delta H. 
𝑞𝑝 = ∆𝐻 = 𝑛∆𝐻𝑣𝑎𝑝 = (0,75 𝑚𝑜𝑙). (32,0 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1) = 24,0 𝑘𝐽 
Nesta segunda etapa, estamos considerando a pssagem de 0,75 mol de um líquido passando para o 
estado de vapor, como o volume ocupado por 0,75 de gás é muito maior que o ocupado pelo líquido, 
consideramos que o vaolume doo vapor menos o volume do líquido seria igual ao volume do vapor, o 
que é bastante pertinente. 
𝑤 = −𝑝∆𝑉 ≅ −𝑝𝑉𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 = 𝑛𝑅𝑇 = (0,75 𝑚𝑜𝑙). (8,314 𝐽 𝐾
−1𝑚𝑜𝑙−1) . (260 𝐾) = −1,6. 103𝐽 
 
∆𝑼 = 𝒒 + 𝒘 = 𝟐𝟒, 𝟎 𝒌𝑱 − 𝟏, 𝟔 𝒌𝑱 = 𝟐𝟐, 𝟒 𝒌𝑱 
2 - Um gás ideal de CV igual a 4,87 cal/K.mol ocupa um volume de 2 m
3, sob pressão de 3 atm e a 120 
oC. O gás então expande-se adiabática e reversivelmente até a pressão de 1 atm. Calcule o volume e a 
temperatura finais, e a variação de energia interna e entalpia para o processo. Observação, considere as 
capacidades caloríficas constantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( ) ( )
( ) ( ) kcalTTCnH
kcalTTCnU
mol
RT
Vp
n
KT
Vp
Vp
RT
VpR
Vp
R
Vp
T
mV
p
p
V
C
C
molK
cal
RCC
p
V
V
p
Vp
13415,39331,28887,6.186.
9515,39331,28887,4.186.
186
15,393.082,0
10.2.3
31,28815,393.
2.3
4,4.11
4,42.
1
3
41,1
87,4
87,6
.
87,6
12
12
3
1
11
1
11
22
1
11
2222
2
3
41,1
1
1
1
2
1
2
−=−=−=
−=−=−=
===
=====
=





=





=
===
=+=


3 - 1,0 mol de um gás ideal monoatômico inicialmente a 0,0 ºC e 1,0 atm sofre um processo reversível 
no qual seu volume é dobrado. A natureza do processo não é especificada, mas H = 500,0 cal e q = 
400,0 cal. Calcule as temperatura e pressão finais, U e W para o processo. Considere Cp = 5/2 R e Cv 
= 3/2 R. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 – Discorra sobre o fato de Cp ser maior que Cv. 
 
Embora Cv refere-se à transformações a volume constante, os sistemas sobrem um pequena 
dilatação, assim, parte da energia é perdida na forma de trabalho. Tal fato justifica Cp ser maior 
que Cv. 
 
5 – Como podemos obter o valor de (
𝜕𝐻
𝜕𝑝
)
𝑇
 experimentalmente? 
 
Nesta caso podese medir usando um trocador de calor, assim podemos determinar a variação de 
energia do sistema. Essa energia será igual a ∆H já que é igual a qp. Uma outra forma é determinando o 
co o coeficiente de Joule-Thomson e usar o valor de Cp da substância. 
Forma de calcular o 𝜇𝐽𝑇 Agora com o valor de Cp e 𝜇𝐽𝑇 pode obter (
𝜕𝐻
𝜕𝑝
)
𝑇
 
 
No entanto, podemos 
 
( )
( ) ( )
calQUW
calU
K
molK
cal
molTTRnTCnU
atmatmp
T
T
p
T
Vp
T
Vp
T
Vp
KK
molK
cal
mol
cal
T
nR
H
T
TTRnTCnH
V
p
100400300
300
15,27316,374
.
98,1.1.
2
3
2
3
..
7,01
15,273
16,374
2
1
2
1
2
16,37415,273
.
98,1.1.
2
5
500
2
5
2
5
..
12
1
1
2
2
2
12
2
22
1
11
12
12
−=−=−=
=
−=−==
===
==
=+=+

=
−==