Exercicios - Termodinâmica Aplicada - Com Resposta

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03528TERMODINÂMICA DE SOLUÇÕES
	 
		
	
		1.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2010 - Adaptado) Nem sempre é possível medir as propriedades termodinâmicas para todas as composições e temperaturas de interesse de um sistema. Modelos podem ser muito úteis para a compreensão do comportamento das soluções, do ponto de vista físico-químico. O enfoque usualmente empregado para a previsão das propriedades termodinâmicas das soluções consiste em modelar a variação da propriedade associada ao processo de mistura. De forma geral, os modelos mais comuns são focados em obter descrições da energia livre de Gibbs das fases, soluções ou misturas. A lei de Raoult descreve, de uma forma simples, o comportamento de sistemas em equilíbrio líquido-vapor. Sendo xi a fração molar do componente i na fase líquida; yi a fração molar do componente i na fase vapor; Psati�����, a pressão de vapor do componente i puro na temperatura do sistema e P a pressão total do sistema, a expressão matemática que descreve quantitativamente a lei de Raoult é dada por:
	
	
	
	yiPsati=P�������=�
	
	
	yiPsati=xi�������=��
	
	
	yiP=xiPsati���=�������
	
	
	yiiPsati=xiP��������=���
	
	
	yi=xiP��=���
	Data Resp.: 10/10/2023 21:35:26
		Explicação:
A opção correta é: 
yiP=xiPsati���=�������
A lei de Raoult define uma mistura líquida ideal em que a fugacidade do componente i na fase líquida é igual a pressão parcial do componente i na fase vapor.
	
	
	 
		
	
		2.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2010 - Adaptado) Nem sempre é possível medir as propriedades termodinâmicas para todas as composições e temperaturas de interesse de um sistema. Modelos podem ser muito úteis para a compreensão do comportamento das soluções, do ponto de vista físico-químico. O enfoque usualmente empregado para a previsão das propriedades termodinâmicas das soluções consiste em modelar a variação da propriedade associada ao processo de mistura. De forma geral, os modelos mais comuns são focados em obter descrições da energia livre de Gibbs das fases, soluções ou misturas. O gráfico abaixo representa a variação do fator de compressibilidade (Z) em função da pressão para um mesmo gás em diversas temperaturas.
Fonte: Castelan, G. Fundamentos de Físico-Química ¿. Rio de Janeiro: LTC, 1986 (adaptado).
 
Analisando o gráfico, conclui-se que:
	
	
	
	a 200 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões do que em qualquer outra temperatura.
	
	
	a 1000 K, o gás se comporta como ideal para todas as pressões acima de 600 atm.
	
	
	a 624 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões que a 500 K.
	
	
	à medida que se aumenta a temperatura, as forças atrativas são intensificadas.
	
	
	A 600 atm, o gás se afasta mais da idealidade a 1000 K do que a 500 K.
	Data Resp.: 10/10/2023 21:36:55
		Explicação:
A opção correta é: a 200 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões do que em qualquer outra temperatura.
O desvio da idealidade de um gás real pode ser quantificado pelo coeficiente de compressibilidade Z, definido pela razão entre o volume molar (ou específico) do gás real e o volume molar do gás na situação de gás ideal. Assim:
· Quando Z=1, o gás se comporta como gás ideal e as interações intermoleculares não existem ou são desprezíveis.
· Quando Z<1, os efeitos de atração entre as moléculas são predominantes no sistema.
· Quando Z>1, prevalecem os efeitos de repulsão.
	
	
	03525SISTEMAS TERMODINÂMICOS
	 
		
	
		3.
		(Fonte: UnB/CESPE - Petrobras, Processo seletivo público, aplicado em 21/12/2008, para o cargo de Engenheiro de Processamento Júnior)
Considere o diagrama de fases experimental do dióxido de carbono, representado na figura abaixo.
Assinale a opção que indica a pressão atmosférica mínima necessária para a ocorrência da fase líquida desse gás e a pressão de equilíbrio líquido-vapor em temperatura ambiente de 25 oC, respectivamente.
	
	
	
	67,00 atm e 72,90 atm
	
	
	72,90 atm e 1,00 atm
	
	
	5,11 atm e 67,00 atm
	
	
	1,00 atm e 72,90 atm
	
	
	1,00 atm e 5,11 atm
	Data Resp.: 10/10/2023 21:37:10
		Explicação:
Interpretação gráfica.
	
	
	 
		
	
		4.
		(Fonte: KROOS, K. A., POTTER, M. C. Termodinâmica para Engenheiros. Tradução da 1ª edição norte americana; revisão técnica Fernando Guimarães Aguiar. São Paulo: Cengage Learning, 2015, p. 29)
 
As propriedades extensivas são de suma importância para a análise de um sistema, principalmente de cunho termodinâmico.
Qual das seguintes grandezas físicas NÃO é uma propriedade extensiva?
	
	
	
	Energia cinética
	
	
	Peso
	
	
	Massa
	
	
	Volume
	
	
	Temperatura
	Data Resp.: 10/10/2023 21:37:30
		Explicação:
Dentre as grandezas físicas assinaladas são propriedades extensivas, dependentes da massa: massa, volume, peso e energia cinética.
	
	
	03526TRABALHO E CALOR
	 
		
	
		5.
		(Petrobras / 2018) Um gás é contido em um cilindro provido de êmbolo sobre o qual são colocados três pesos, gerando uma pressão inicial de 300 kPa para um volume de 0,05m30,05�3. Considere que calor é trocado com o gás, de forma que a relação pV2��2 seja constante, sendo p a pressão, e V o volume do gás. Assim, o trabalho realizado pelo sistema para que o volume final alcance 0,1m30,1�3 será, em kJ, de:
	
	
	
	15,0
	
	
	10,0
	
	
	17,5
	
	
	12,5
	
	
	7,5
	Data Resp.: 10/10/2023 21:38:02
		Explicação:
Gabarito: 7,5
Justificativa: processo politrópico
pV2=constante��2=constante
Processo politrópico com n = 2.
 
	
	
	 
		
	
		6.
		(KROOS, K. A., POTTER, M. C. Termodinâmica para Engenheiros. Tradução da 1ª edição norte americana; revisão técnica Fernando Guimarães Aguiar. São Paulo: Cengage Learning, 2015. Pag. 153.) A primeira lei aplicada ao escoamento em regime permanente de água através de uma bomba isolada termicamente, desprezando-se as variações e perdas de energia cinética e potencial, é representada por qual equação?
	
	
	
	˙Wbomba=˙m∙Δp∙v�˙�����=�˙∙∆�∙�
	
	
	−˙Wbomba=˙m(h2−h1)−�˙�����=�˙(ℎ2−ℎ1)
	
	
	˙Wbomba=˙m(h2−h1)�˙�����=�˙(ℎ2−ℎ1)
	
	
	˙Wbomba=˙m(u2−u1)�˙�����=�˙(�2−�1)
	
	
	˙Wbomba=˙m∙Δpρ�˙�����=�˙∙∆�ρ
	Data Resp.: 10/10/2023 21:38:43
		Explicação:
Gabarito: ˙Wbomba=˙m(h2−h1)�˙�����=�˙(ℎ2−ℎ1)
 Justificativa: 1ª lei volume de controle.
1ª lei da termodinâmica aplica à bomba:
Conforme enunciado:
Logo:
	
	
	03527SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
	 
		
	
		7.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2006 - Adaptado) Do ponto de vista macroscópico, a segunda lei da termodinâmica pode ser entendida como uma lei de evolução no sentido de definir a seta do tempo. Ela define processos reversíveis que ocorrem em um universo em constante equilíbrio, e processos irreversíveis onde o universo evolui de maneira a ''degradar-se''. O diagrama T-S abaixo ilustra um ciclo típico de refrigeração composto pelas etapas de evaporação, compressão, condensação e expansão, do fluido refrigerante R-134a. Com base nas informações apresentadas, qual é o COP máximo desse ciclo de refrigeração?
Fonte: CESGRANRIO - Petrobras - Engenheiro(a) de Processamento Júnior, maio de 2017.
	
	
	
	1,0
	
	
	6,6
	
	
	5,3
	
	
	3,3
	
	
	2,5
	Data Resp.: 10/10/2023 21:42:27
		Explicação:
Com as informações fornecidas e sabendo que a variação em Kelvin é igual a variação em Celsius:
	
	
	 
		
	
		8.
		(UnB/CESPE - Petrobras - 2008 - Adaptado) Do ponto de vista macroscópico, a segunda lei da termodinâmica pode ser entendida como uma lei de evolução no sentido de definir a seta do tempo. Ela define processos reversíveis que ocorrem em um universo em constante equilíbrio, e processos irreversíveis onde o universo evolui de maneira a ''degradar-se''. Considere que na figura a seguir, a operação no sentido inverso ao indicado representa um ciclo de refrigeração. O desempenho máximo alcançado por esse refrigerador, que mantém um sistema a 0 °C com um exterior a 180 °C, é de
Fonte: Atkins, P e de Paula, J. Físico-Química.São Paulo: LTC, 2002, vol. 1, p. 99 (adaptado).
	
	
	
	252%
	
	
	152%
	
	
	40%
	
	
	100%
	
	
	80%
	Data Resp.: 10/10/2023 21:40:45
		Explicação:
	
	
	03529EQUILÍBRIO EM REAÇÕES QUÍMICAS
	 
		
	
		9.
		(Fonte: Fundação CESGRANRIO - Petrobras, Processo seletivo público, aplicado em 28/08/2011, para o cargo de Químico(a) de Petróleo Júnior)
A reação de obtenção de metano gasoso e vapor de água a partir de monóxido de carbono gasoso e hidrogênio gasoso, chamada de reação de metanação, é uma reação reversível exotérmica.
CO(g) + 3H2(g) ⇄ CH4(g) + H2O(g)
Com relação a essa reação em equilíbrio, afirma-se que:
	
	
	
	o equilíbrio químico é atingido quando a concentração de metano é igual à concentração de hidrogênio.
	
	
	a adição de gás inerte aumenta a formação de metano.
	
	
	um aumento na concentração de água desloca o equilíbrio químico no sentido da formação do metano.
	
	
	a produção de metano aumenta com o aumento da temperatura.
	
	
	um aumento na concentração de monóxido de carbono desloca o equilíbrio químico no sentido de formação do metano.
	Data Resp.: 10/10/2023 21:41:19
		Explicação:
Pelo princípio de Le Chatelier
O aumento da concentração de H2O(g) desloca o equilíbrio para o lado dos reagentes.
O aumento da concentração de CO(g) desloca o equilíbrio para o lado dos produtos.
O aumento da temperatura desloca o equilíbrio para o lado endotérmico (reagentes).
A pressurização com gás inerte não afeta o equilíbrio.
No equilíbrio químico as concentrações das espécies químicas são constantes.
	
	
	 
		
	
		10.
		(Fonte: Fundação CESGRANRIO - Petrobras, Processo seletivo público, aplicado em 08/04/2018, para o cargo de Engenheiro(a) de Processamento Júnior)
A água é uma substância essencial para a vida e pode se decompor em hidrogênio e oxigênio, como representado na equação abaixo, com água na fase vapor.
O valor do ∆Go a 25 °C é, aproximadamente:
	
	
	
	145 kJ
	
	
	457 kJ
	
	
	-145 kJ
	
	
	-457 kJ
	
	
	483626 kJ
	Data Resp.: 10/10/2023 21:41:55
		Explicação:
	
	
	 
	 
	Não Respondida
	 
	 
	 Não Gravada
	 
	 
	Gravada