Termodinamica-exercicios-quimica

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Termodinâmica - Exercícios -
Química
Química
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS)
3 pag.
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UNIVERSIDADE FEEVALE
 TERMODINÂMICA
ICET - Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas - Engenharia Industrial
Exercícios Complementares 
Questão 1: Uma pessoa come um abacaxi “em uma sentada”. Em razão disso, seu organismo começa a 
processar rapidamente a digestão. Em uma das etapas deste processo, a variação de entalpia envolvida 
é de - 150 kJ/mol e a entropia do meio externo igual a 127 J/mol. Considerando-se que o processo é 
reversível, a temperatura (37oC) e pressão constantes (1 atm), determine a variação da energia livre de 
Gibbs para esse processo. A reação é espontânea? 
Questão 2: Preveja, para cada processo abaixo, se a variação de entropia do sistema é positiva (P) ou 
negativa (N):
(a) [ ] O composto SnCl4(s) é convertido em SnCl4(g);
(b) [ ] Cloreto de sódio sólido é dissolvido em água líquida;
(c) [ ] Em um banho de chuveiro, o vapor d’água condensa na superfície do espelho (sistema = água);
(d) [ ] O gandula enche uma bola de football com ar atmosférico (sistema = ar);
(e) [ ] Uma garrafa de coca-cola a temperatura ambiente é aberta (sistema = coca-cola);
(f) [ ] Um gás se expande contra o vácuo (sistema = gás).
1Questão 3: A reação de combustão do grafite pode também ser dita como de formação do CO2. A 
equação desse processo é dada a seguir. 
2
3C(s) + O2(g) = CO2(g) 
Os valores de entalpia e de entropia padrões dessa reação são, respectivamente, - 394,0 kJ/mol 
e 2,9 J/(K mol). Com esses dados, pode-se afirmar corretamente que a reação 
1A) é espontânea em qualquer temperatura. 
2B) é não-espontânea em qualquer temperatura. 
3C) somente será espontânea em temperaturas baixas. 
4D) somente será espontânea em altas temperaturas. 
5E) encontra-se em equilíbrio nas condições apresentadas.
Por que a variação de entropia da reação possui um valor tão baixo, uma vez que parte-se de um sólido e 
chega-se a um gás?
1Questão 4: Dois gases perfeitos são postos em um mesmo sistema fechado, a temperatura e pressão 
constantes, porém, separados por uma membrana que impede que ambos se misturem. Na sequência, 
essa membrana é retirada. Sobre a mistura obtida, é correto afirmar que: 
1A) em quaisquer proporções, ∆G do processo será negativa. 
2B) em quaisquer proporções, ∆H do processo será negativa.
3C) em quaisquer proporções, haverá aumento de ∆U do processo. 
4D) em quaisquer proporções, haverá diminuição da entropia do sistema. 
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5E) apenas em uma proporção 50:50, a ∆G do processo será negativa.
Questão 5: Podemos definir um gás como sendo o estado da matéria no qual uma substância é capaz 
de ocupar todo o volume de um recipiente no qual acondicionado. 
Considere um sistema como o da Figura 1, em que os recipientes A e B, com temperaturas iguais, estão 
separados por um pistão móvel, inicialmente preso por uma trava. Em cada um dos recipientes, existe 
determinada quantidade de gás ideal, de tal forma que a pressão no Recipiente A é maior do que a 
pressão no Recipiente B. 
Uma vez que a trava seja retirada e o pistão fique liberado é correto afirmar que 
1A) o pistão se deslocará para a direita, expandindo o gás contido no Recipiente A em um processo 
forçado.
2B) o pistão se deslocará para a direita, expandindo o gás contido no Recipiente B, em um processo 
espontâneo.
3C) o pistão se deslocará para a esquerda, comprimindo o gás contido no Recipiente A, em um processo 
forçado.
4D) o pistão se deslocará para a esquerda, comprimindo o gás contido no Recipiente B, em um processo 
espontâneo.
5E) NDA.
Questão 6: Quando 480 g de O2 a 298K expandem isotérmica e reversivelmente, o volume varia de 
1,0 litro a 5,0 litros. Determine ∆A e ∆G para o processo, considerando que o gás é ideal.
Questão 7 Um mol de gás ideal a 298K expande isotermicamente contra o vácuo de um volume de 2 litros 
para um de 8 litros. Calcule q, w, ∆U, ∆A, ∆G, ∆H, ∆Ssist, ∆Sviz e ∆Suniv para o processo. Como se pode 
avaliar se o processo é espontâneo?
Respostas
1) ∆G = - 110,6 kJ; a reação é espontânea sob o ponto de vista de ∆G.
2) a) P; b) P; c) N; d) N; e) P; f) P
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3) Letra a! Basta fazer o cálculo para verificar que a reação será espontânea para qualquer 
temperatura, uma vez que temos variação de entalpia negativa e variação de entropia positiva.
Resposta à pergunta: Porque há também um reagente no estado gasoso. Assim, como a entropia 
do gás é muito maior do que a entropia do sólido, a passagem de C(s) para CO2(g) apresenta 
pouca influência, uma vez que já existe a passagem O2(g) para CO2(g). 
4) Haja vista que temos um processo de difusão de gases, o mesmo sempre será espontâneo, 
independente da óptica observada. Como tem-se T e P constantes, o cálculo de ∆G conduzirá, 
necessariamente, a um valor negativo. Letra a! 
5) Letra e! Como a pressão no recipiente em A é maior do que em B, o pistão se deslocará para B 
no intuito de ocorrer equalização da pressão. E esse processo será espontâneo e não forçado!
6) ∆A = ∆G = - 58,8 kJ.
7) q = 0, w = 0, ∆U = 0, ∆A = - 3434,6 J/mol, ∆G = 3434,6 J/mol, ∆H = 0, ∆Ssist = + 11,52 J/(K mol), 
∆Sviz = 0 e ∆Suniv = + 11,52 J/(K mol).
Nesse caso, avalia-se a espontaneidade do processo através do cálculo de entropia do universo 
que, necessariamente, deverá levar a um valor positivo, pois sabe-se que o processo de 
expansão contra o vácuo é espontâneo.
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