Atividade 1 - Termodinâmica de Soluções - Termodinâmica Aplicada - Com Resposta

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03528 - TERMODINÂMICA DE SOLUÇÕES
	 
		
	
		1.
		 (CESPE/MPU - 2015 - 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 Figura I ilustra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) do CH4(g) em função da pressão para duas temperaturas distintas (T1 e T2), e a Figura II representa o diagrama de fases desse mesmo composto.
Fonte: CESPE/MPU - Analista do MPU - Perícia - Especialidade: Engenharia Química Processo -  
 
A partir das figuras apresentadas, julgue os itens que se seguem.
I. Na temperatura T2, o CH4(g), a 200 bar de pressão, ocupará um volume superior ao estimado pela equação dos gases ideais, o que demonstra que as forças atrativas predominam sobre as forças repulsivas.
II. Infere-se da situação mostrada na Figura I que T1 é maior que T2.
III. O CH4 não pode ser liquefeito por simples compressão à temperatura de 150 K, uma vez que o ponto B, na Figura II, corresponde à temperatura crítica desse gás.
IV. Na temperatura e pressão correspondentes ao ponto A da Figura II, o potencial químico do metano gasoso é superior ao do metano líquido.
Estão corretas APENAS as afirmativas:
	
	
	
	II, III e IV.
	
	
	I, II e III.
	
	
	I e II.
	
	
	II e IV.
	
	
	III e IV.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:22:54
		Explicação:
A opção correta é: II e IV.
	
	
	 
		
	
		2.
		 (CESGRANRIO - Petrobras - 2006 - 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. Considere que GE/(R̅T)=Ax1x2��⁄(�̅�)=��1�2 é o modelo para a energia livre de Gibbs em excesso (GE)(��) para uma mistura líquida binária, sendo R ̅ a constante universal dos gases, T a temperatura, e x1�1 ex2�2, as frações molares das espécies química 1 e 2. Essa expressão permite determinar diretamente:
	
	
	
	O potencial químico dos componentes 1 e 2.
	
	
	O coeficiente de fugacidade do componente 2.
	
	
	Os coeficientes de atividade dos componentes 1 e 2.
	
	
	A constante de Henry do componente 1.
	
	
	A fugacidade da mistura.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:17:00
		Explicação:
A opção correta é: Os coeficientes de atividade dos componentes 1 e 2.
A equação de Margules é uma equação de desenvolvimento empírico que tem por objetivo estimar os coeficientes de atividade de cada um dos componentes de uma mistura líquida binária.
	
	
	 
		
	
		3.
		 (CESGRANRIO - Petrobras - 2006 - 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 equação de Clausius-Clapeyron é comumente utilizada para avaliar a relação entre pressão de vapor de um fluido e sua temperatura:
Nessa situação, julgue os itens a seguir.
I. O vapor é considerado um gás ideal.
II. A entalpia de vaporização é considerada como independente da temperatura.
III. A variação de volume é aproximada pelo volume total da fase vapor.
IV. A dependência entre a pressão de vapor e a pressão externa é desprezada.
V. A relação é válida para condições próximas ao ponto crítico.
 
Assinale a opção correta.
	
	
	
	Apenas I, II, III, e IV estão corretos.
	
	
	Apenas I, II, IV e V estão corretos.
	
	
	Apenas I, II, III, e V estão corretos.
	
	
	Apenas I, II, III, IV e V estão corretos.
	
	
	Apenas II, III, IV e V estão corretos.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:23:18
		Explicação:
A opção correta é: Apenas I, II, III, e IV estão corretos.
Todas as afirmativas estão verdadeiras, com exceção da V: a equação deve se aplicar ao longo da linha de equilíbrio, não havendo a restrição de estar próximo ao último ponto de equilíbrio líquido vapor, ou seja, o ponto crítico.
	
	
	 
		
	
		4.
		 (CESGRANRIO - Petrobras - 2008 - 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.
Fonte: CESGRANRIO - Petrobras - Químico de Petróleo Júnior - 2008.
 
Considerando a pressão constante, e com base na interpretação das informações apresentadas no gráfico acima, analise as afirmações a seguir.
 
I - A energia de Gibbs se altera mais sensivelmente na fase gasosa do que na fase líquida porque a entropia de uma substância é maior na fase gasosa do que na fase líquida.
II - A energia de Gibbs se altera mais sensivelmente na fase sólida do que na fase líquida porque a entropia de uma substância é maior na fase líquida do que na fase sólida.
III - A energia de Gibbs nas fases sólida, liquida e gasosa não depende da entropia.
 
Está(ão) correta(s) APENAS a(s) afirmação(ões):
	
	
	
	I
	
	
	III
	
	
	I e II
	
	
	II
	
	
	II e III
	Data Resp.: 18/10/2023 15:23:31
		Explicação:
A opção correta é: I
	
	
	 
		
	
		5.
		(CESPE/UnB - Petrobras - 2008 - 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. Uma substância A sofre a seguinte transição a 1 bar: A(s,vermelho)→A(s,preto), em que s representa o estado sólido. Para essa transição, ΔGo=5000−5T∆��=5000−5�, em que ΔGo∆�� é a variação da energia livre de Gibbs, em J/mol, e T é a temperatura, em kelvin. Nessa situação, julgue os itens a seguir.
    
I. A temperatura de transição é igual a 1000 K.
II. A forma estável de A é estado sólido, preto, a 25 °C e 1 bar.
III. A forma estável de A é estado sólido, vermelho, a 25 °C e 1 bar.
Assinale a opção correta.
	
	
	
	Apenas os itens I e III estão certos.
	
	
	Apenas os itens I e II estão certos.
	
	
	Apenas um item está certo.
	
	
	Todos os itens estão corretos.
	
	
	Apenas os itens II e III estão certos.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:20:14
		Explicação:
A opção correta é: Apenas os itens I e III estão certos.
	
	
	 
		
	
		6.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2010 - Adaptado) Nem sempre é possível medir as propriedadestermodinâmicas 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 1000 K, o gás se comporta como ideal para todas as pressões acima de 600 atm.
	
	
	a 200 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões do que em qualquer outra temperatura.
	
	
	A 600 atm, o gás se afasta mais da idealidade a 1000 K do que a 500 K.
	
	
	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.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:23:39
		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.
	
	
	 
		
	
		7.
		(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:
	
	
	
	yiiPsati=xiP��������=���
	
	
	yiPsati=P�������=�
	
	
	yiP=xiPsati���=�������
	
	
	yi=xiP��=���
	
	
	yiPsati=xi�������=��
	Data Resp.: 18/10/2023 15:17:34
		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.
	
	
	 
		
	
		8.
		(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. Nos processos de vaporização em pressões baixas, admitindo-se que a fase vapor tenha comportamento de gás ideal e que o volume molar do líquido seja desprezível face ao volume molar do vapor, a expressão a ser utilizada para o cálculo da entalpia de vaporização ΔHvap∆���� de uma substância é:
	
	
	
	−RdPsatd(1T)−�������(1�)
	
	
	−RdlnPsatdT−����������
	
	
	−RdnPsatd(lnT)−��������(���)
	
	
	−RdlnPsatd(1T)−���������(1�)
	
	
	−RdPsatdT−��������
	Data Resp.: 18/10/2023 15:19:33
		Explicação:
A opção correta é:
−RdlnPsatd(1T)−���������(1�)
	
	
	 
		
	
		9.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2006 - 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. Um sistema binário formado pelas espécies químicas 1 e 2 está em equilíbrio líquido-vapor, e as equações lnγ1=Ax22��⁡γ1=��22  e lnγ2=Ax21��⁡γ2=��12  fornecem uma estimativa adequada para os coeficientes de atividade das espécies na fase líquida, onde A é igual a 2. Para uma dada temperatura T obtém-se ln(γ1/γ2)=0,4��⁡(γ1⁄γ2)=0,4. Considerando que a fase vapor é ideal, o valor da composição da espécie 1 quandoy1=x1�1=�1 é:
	
	
	
	0,3
	
	
	0,5
	
	
	0,1
	
	
	0,4
	
	
	0,2
	Data Resp.: 18/10/2023 15:20:42
		Explicação:
A opção correta é: 0,4
	
	
	 
		
	
		10.
		(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. As pressões parciais de cada componente, A e B, de uma mistura binária são apresentadas no gráfico abaixo em função da fração molar do componente B, em uma determinada temperatura. A curva A representa as pressões parciais do componente A e a curva B, as pressões parciais do componente B.
Fonte: Atkins, P. Físico-Química - Fundamentos. Rio de Janeiro: LTC, 2003 (adaptado).
 
Analisando o gráfico, conclui-se que:
	
	
	
	a reta que vai do ponto y até o valor 1 (de fração molar B) é a representação da lei de Henry para A, enquanto a reta que vai do valor 0 (de fração molar de B) até o ponto z é a representação da lei de Henry para B.
	
	
	o ponto x representa a constante da lei de Henry para A, e o ponto t, a pressão parcial de B quando puro.
	
	
	a reta que vai do ponto x até o valor 1 (de fração molar de B) é a representação da lei de Raoult para A, enquanto a reta que vai de 0 (fração molar de B) até o ponto t é a representação da lei de Raoult para B.
	
	
	o ponto y representa a constante de Henry para A, e o ponto t representa a constante de Henry para B.
	
	
	o ponto x representa a pressão parcial de A quando puro, e o ponto z, a pressão parcial de B quando puro.
	Data Resp.: 18/10/2023 15:22:42
		Explicação:
A opção correta é: o ponto x representa a constante da lei de Henry para A, e o ponto t, a pressão parcial de B quando puro.
Interpretação gráfica associada ao conceito: Lei de Raoult é aplicada para altas concentrações do componente e lei de Henry é aplicada para baixas concentrações do componente.
	
	
	 
	 
	Não Respondida
	 
	 
	 Não Gravada
	 
	 
	Gravada