ATIVIDADE INTEGRADORA FÍSICO-QUÍMICA 2 BIMESTRE

Prévia do material em texto

UNINGÁ - UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ LTDA 
FACULDADE INGÁ 
RECREDENCIADA PELA PORTARIA N.º 699/12 DE 28 DE MAIO DE 2012. 
 
Cursos: Biomedicina 
Ano: 20 ano 
Aluno:____________________________________________________________________________________ 
 
Atividade integradora-2 Termodinâmica. 
 
1) Explique com suas próprias palavras porque o trabalho feito pelo sistema é definido como p∆V negativo, 
e não positivo p∆V. 
 
2) Calcule o trabalho em joules quando um pistão se move reversivelmente de um volume de 50 mL para 
um volume de 450 mL contra uma pressão de 2,33 atm. 0.932 Latm ou 94.4 J 
 
3) Um gás não ideal é aquecido e se expande reversivelmente a uma pressão constante de 275 torr de um 
volume de 385cm3 para 875cm3 . Determine w em joules. w=-17,96J 
 
4) Calcule o trabalho realizado quando 1,0mol de Ar confinado num cilindro de 1,0L a 25oC expande-se 
isotérmica e reversivelmente até o volume de 2,0L. w=-1,7KJ 
 
5) Uma amostra de 4,5g de metano gasoso ocupa o volume de 12,7L a 310K. (a) Calcule o trabalho feito 
quando o gás se expande isotermicamente contra uma pressão externa constante de 200torr até o seu 
volume aumentar de 3,3L w=-86,93J (b) Calcule o trabalho realizado se a mesma expansão fosse feita 
reversivelmente w=-167,45J 
 
6) O organismos humano utiliza a energia mediante um processo de combustão. A quantidade de energia 
liberada na combustão de um carboidrato típico, C6H12O6 é −671kcal/mol e a quantidade de energia 
liberada na combustão de um lipídio típico, C45H86O6 é −6.656kcal/mol. A partir destas informações, 
classifique cada uma das afirmações a seguir como verdadeira ou falsa. 
(. ) 1g desse carboidrato e 1g dessa gordura fornecem 12,9kcal. 
( ) a reação que representa a combustão desse lipídio típico e sua quantidade de energia trocada na 
combustão são dadas por: 2C45H86O6 (s) + 127 O2(g)→ 90CO2(g) + 86 H2O(l), q = −6656kcal 
(. ) a reação dessas substâncias com oxigênio, no interior das células, é um processo exotérmico. 
( ) a combustão desse carboidrato produz mais energia que a combustão desse lipídio, por mol de CO2 
produzido. 
 
7) Na compressão isotérmica reversível de 52mmols de um gás perfeito a 260K, o volume do gás se reduz a 
um terço do volume inicial. Calcule w no processo w=123,5JCalcule a capacidade calorífica de um 
material, se 288 J de energia forem necessários para aquecer 50,5 g do material, de 298 K para 330 K. 
Quais são as unidades? c = 0.18 J/(g_°C) 
 
8) A afirmação "A energia não pode ser criada nem destruída" é por vezes utilizado como uma declaração 
equivalente do primeira lei da termodinâmica. Existem imprecisões para o declaração, no entanto. 
Reafirme isso para torná-lo menos impreciso. 
 
9) Calcule o trabalho para uma pessoa de 65kg subir a um altura de 4, 0m na superfície: 
a) da Terra (g = 9, 81m/s2) 
 b) da Lua (g = 1, 60m/s2) 
 
10) Assumindo que 400J de energia são colocados em 7,50 gramas de ferro, qual será a variação de 
temperatura? Use c=0,450J/g.K 
 
UNINGÁ - UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ LTDA 
FACULDADE INGÁ 
RECREDENCIADA PELA PORTARIA N.º 699/12 DE 28 DE MAIO DE 2012. 
 
 
11) Uma amostra de 1, 0mol de Ar se expande isotermicamente, a 0◦C, de 22,4dm3 até 44,8dm3. Calcule o 
trabalho envolvido se o processo ocorrer: 
a) de forma reversível. 
b) de forma irreversível contra uma pressão externa de 0,85 atm. 
 
12) Qual é a variação na energia interna quando um gás se contrai de 377 mL a 119 mL sob uma pressão de 
1550 torr, enquanto ao mesmo tempo é resfriado removendo 124,0 J de energia térmica? ∆U= - 70.7 J 
 
13) Calcular o trabalho para a compressão isotérmica reversível de 0,245 mole de um gás ideal indo de 1.000 
L para 1 mL, a uma temperatura de 95,0 ° C. w= - 5180 J 
 
14) Calcule o trabalho realizado quando 1.000 mol de um gás ideal se expande reversivelmente de 1,0 L para 
10L a 298,0 K. Em seguida, calcule a quantidade de trabalho realizado quando o gás se expande 
irreversivelmente contra uma pressão externa constante de 1,00 atm. Compare os dois valores e comente. 
W=- 5705 J (reversível), w= -912 J (irreversível). 
 
15) O fósforo em sua forma P4 exposto ao ar, queima espontaneamente e forma P4O10 liberando 712kca/mol. 
Calcule a quantidade de calor produzida quando 2,48g de fósforo são queimados. 
 
16) Suponha que uma mudança em um sistema gasoso seja adiabática e isotérmico. Qual seria a variação na 
energia interna para essa mudança? 
 
17) Sob que condições ∆U será igual a zero em um processo cujas condições iniciais não são as mesmas que 
as condições finais? 
 
18) Calcule a quantidade de calor necess´aria para fazer 200g de água sair de 20◦C até a sua temperatura de 
ebulição de 100◦C. Dado: c(H2O) = 1cal/g◦C. 
 
19) Um balão cheio com 0,505 mol de gás se contrai reversivelmente de 1,0 L para 0,10 L a temperatura 
constante de 5,0 ° C. Durante esse processo, ele perde 1270 J de calor. Calcule w, q, ∆U, e ∆H para o 
processo. w =+2690 J, q =-1270 J, ∆U =1420 J, ∆H=-1270 J. 
 
20) São necessários 2260 J para vaporizar um grama de água líquida no seu ponto de ebulição normal, de 
100° C. Qual o valor de ∆H para esse processo? Qual é o trabalho realizado quando o vapor de água se 
expande contra uma pressão de 0,988 atm? Qual o valor de ∆U para este processo? 
 
21) Leve a variação de volume e calcule ∆H e ∆U para exatamente 1 g de gelo derretendo em 1 g de água a 
padrão pressão. A densidade do gelo a 0 ° é 0,9168 g / mL; a densidade de água a 0 ° é 0,9994 g / mL. 
 
22) Decida se os seguintes processos serão espontâneos, e por quê. O "porquê" pode ser geral, não específico. 
(a) Gelo que funde a 5 ° C (b) Gelo que funde a + 5°C (c) KBr (s) dissolvendo-se em água (c) Uma folha 
caindo de uma árvore no chão (d) A reação de Li (s) + 1/2F2(g) →LiF(s) (e) H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g) 
 
23) Qual é a mudança na entropia de 1,00 mol de água quando é aquecido reversivelmente de 0 ° C a 100 ° 
C? Suponha que o a capacidade de calor é constante a 4,18 J / g K. 23,48 
24) Um mol de He é aquecido irreversivelmente a volume constante de 45 a 55oC. A variação na entropia é 
menor, igual ou superior a 0,386 J / K? Explique sua resposta. 
 
 
UNINGÁ - UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ LTDA 
FACULDADE INGÁ 
RECREDENCIADA PELA PORTARIA N.º 699/12 DE 28 DE MAIO DE 2012. 
 
25) Uma amostra de gás (ideal) retirada de cilindro de gás comprimido vai de 230 atm a 1 atm, com uma 
variação simultânea de volume ao expandir de 1dm3 para 230 dm3 em volume. Assuma que a temperatura 
permanece constante para o estados inicial e final. Calcule a mudança na entropia para 1 mol do gás 
passando por este processo. ∆S=0 
 
26) Qual é a entropia da mistura quando se prepara 1 mol de ar a partir de seus elementos constituintes? Pode-
se assumir que o ar é formado por 79% N2, 20% O2 e 1% Ar. Considere o comportamento ideal do gás. 
∆Smix = 4.6 J/K 
 
27) O estanho tem dois alótropos com diferentes estruturas. O estanho cinzento (α-estanho) tem uma estrutura 
semelhante à do diamante, enquanto o estanho branco (β-estanho) é mais denso, com uma estrutura celular 
unitária baseada num prisma retangular. Em temperaturas superiores a 13,2 ° C, o estanho branco é a fase 
mais estável, mas abaixo dessa temperatura, lentamente se converte reversivelmente na fase cinza menos 
densa e pulverulenta. Foi alegado que esse fenômeno atormentou o exército de Napoleão durante sua 
malfadada invasão da Rússia em 1812: os botões dos uniformes de seus soldados eram feitos de estanho 
e podem ter se desintegrado durante o inverno russo, afetando negativamente a saúde e a moral dos 
soldados. . A conversão de estanho branco em estanho cinza é exotérmica, com ΔH = -2,1 kJ / mol a 13,2 
° C. Qual o ΔS para este processo? Qual é a forma mais ordenada de lata - branca ou cinza? ΔS=- 
7,3J / ( mol⋅K ) 
 
28) 4,00 L de Ar e 2,50 L de He, cada um a 298 K e 1,50 atm, foram misturadas isotermicamente e 
isobaricamente. A mistura foi então expandida para um volume final de 20,0 L a 298 K.Escreva reações 
químicas para cada etapa e determine a mudança na entropia para o processo completo. 3,64 
 
29) A mudança de entropia para o processo 
 
 
 
é 22,1 J / K e exige que o ambiente transfira 6,00 kJ de calor para o sistema. O processo é espontâneo a 
−10,00 ° C? É espontâneo a +10,00 ° C? Consulte as tabelas de entropia padrão. 
ΔS= -118,8 J.mol-1.K-1 
 
30) Calcule a mudança de entropia padrão para o seguinte processo: Consulte as tabelas de entropia padrão. 
 
 
31) Calcule a mudança de entropia padrão para a combustão de metanol, CH3OH: Consulte as tabelas de 
entropia padrão. ΔS= -161,1 J.mol-1.K-1 
 
 
32) Nem a mudança na entalpia nem a mudança na entropia é, por si só, suficiente para determinar se uma 
reação ocorrerá espontaneamente. Por quê? 
 
33) Se um sistema está em equilíbrio, qual deve ser a relação entre ΔH e ΔS? 
34) A fixação de nitrogênio é o processo pelo qual o nitrogênio na atmosfera é reduzido a NH 3 para uso por 
organismos. Várias reações estão associadas a esse processo; três estão listados na tabela a seguir. Quais 
 
UNINGÁ - UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ LTDA 
FACULDADE INGÁ 
RECREDENCIADA PELA PORTARIA N.º 699/12 DE 28 DE MAIO DE 2012. 
 
destes são espontâneos a 25 ° C? Se uma reação não é espontânea, a que temperatura ela se torna 
espontânea? 
 
 
a. Não espontâneo em qualquer T 
b. Não espontâneo a 25 ° C; espontâneo acima de 7400 K 
c. Espontâneo a 25 ° C 
35) O monóxido de carbono, um produto tóxico proveniente da combustão incompleta de combustíveis 
fósseis, reage com a água para formar CO 2 e H 2 , como mostra a equação CO (g) + H 2 O (g) ⇌ CO 2 (g) 
+ H 2 (g), para o qual ΔH ° = −41,0 kJ / mol e ΔS ° = −42,3 J cal / (mol · K) a 25 ° C e 1 atm. 
 
a) Qual o ΔG ° para esta reação? 
b) Qual o ΔG se a temperatura for aumentada para 150 ° C, assumindo que não há alteração na pressão? 
a) −28,4 kJ / mol 
b)−26,1 kJ / mol 
c)−19,9 kJ / mol 
 
36) Calcule a constante de equilíbrio a 25 ° C para cada reação de equilíbrio e comente a extensão da reação. 
a. CCl 4 (g) + 6H 2 O (l) ⇌CO 2 (g) + 4HCl (aq); ΔG ° = −377 kJ / mol 
b. Xe (g) + 2F 2 (g) ⇌XeF 4 (s); ΔH ° = −66,3 kJ / mol, ΔS ° = −102,3 J / (mol · K) 
 
37) Calcule a constante de equilíbrio a 25 ° C para cada reação de equilíbrio e comente a extensão da reação. 
a)2KClO3(s) ⇌2KCl(s) + 3O2(g); ΔG ° = −225,8 kJ / mol 
b) CoCl2(s) + 6H2O (g) ⇌CoCl2⋅6H2O (s); ΔH ∘ rxn = −352 kJ / mol, ΔS ∘ rxn = −899 J / (mol · K) 
 
38) Suponha que 3,0 moles de N2(g) ocupem 36 cm3 a 300K e que se expandem isotermicamente a 60 cm³. 
Calcule ∆G para o processo, e avalie se ele será espontâneo: - 3,8 kJ 
 
39) Cite um exemplo de transformação em que: 
a) o sistema esteja perdendo energia na forma de calor. 
b) o sistema esteja ganhando energia na forma de calor. 
c) trabalho seja realizado pelo sistema. 
d) trabalho esteja sendo realizado sobre o sistema. 
 
40) Qual a diferença entre calor e temperatura?