ED - AULA 8 - 1a LEI DA TERMODINÂMICA

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ESTUDO DIRIGIDO TERMOQUÍMICA
1) Defina: sistema, vizinhança, fronteira.
2) Defina e explique funções de estado e funções de caminho, dando exemplos.
3) Defina Calor, Trabalho, Energia Interna, Entalpia, Entropia, Capacidade
Calorífica, Temperatura, Pressão e Volume.
4) Qual é o significado físico da equação abaixo? Explique cada um dos seus
termos: “ΔU = Q – W”
5) Deduza a equação da entalpia a partir da 1a Lei da termodinâmica.
6) Quando um certo combustível queima, produz-se energia na forma de calor.
Porém, de onde vem esta energia?
7) Por que os valores de entalpia de formação são sempre negativos?
8) Por que a queimadura pelo vapor de água é mais perigosa que a queimadura
com água líquida, se as duas fases tem a mesma temperatura de 100 oC?
9) Sejam os valores de capacidade calorífica (Cp) descritos abaixo. Qual dos
materiais é mais fácil promover um aumento de temperatura? Explique.
Material Água(L) Cobre(s) Diamante(s) Grafite(s) Ferro(s) Estanho(s
)
NaCl(s)
Cp
(J/molK)
75,3 24,4 6,5 8,5 25,10 25,8 50,5
10) Calcule Q, W, ΔH, ΔU para a vaporização de 2 g de H2O, a 100 oC e pressão
de 1,0 atm sabendo que o ΔvapHo da água é de 2260 J/g. Assuma que há um
comportamento de gás ideal. A densidade da água a 100 oC é 0,9588 g/mL. (R
= 0,082 atmL/mol.K e MMH2O = 18g/mol). Após o cálculo, interprete os
resultados. (R: ΔHo = Qp = 2260 J; W = 1,69 J, ΔUo = 2258,3J)
11) Calcule a temperatura final e a variação de energia interna quando 500 J de
calor são transferidos a 0,9 mol de O2 a 298 K nas seguintes condições abaixo
e interprete os resultados. Dados: R = 8,3 J/mol.K, Cp = Cv + R; Cv = (5/2)R.
a) Isovolumetricamente (T2 = 325 K).
b) Isobaricamente (T2 = 317 K).
12) Determine o ΔrHo para as reações (consultar os valores de ΔrHo em tabelas
disponíveis nos livros ou na internet):
a) C(s) + 2H2(g) → CH4(g)
b) H2(g) + I2(s) → 2HI(g)
c) NO(g) + 1/2O2(g) → NO2(g)
d) 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
e) Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + Fe(s)
13) O ácido benzóico, C6H5COOH, é um padrão comumente usado em bombas
calorimétricas, que mantém o volume constante. Se 1,22g do composto libera
31723 J de energia quando queimadas na presença de excesso de O2 à,
temperatura de 24,6 oC, calcule Q, W, ΔH e ΔU.
R: Q = -31723 J; ΔU = -31723 J, W = 0, ΔH = = -31735 J
14) Considere que 1,22 g do mesmo composto seja queimado em um cadinho de
porcelana exposto ao ar. Se o sistema libera 31723 J de calor a 24,6 oC,
calcule Q, W, ΔH e ΔU (compare os dados com o exercício anterior).
R: Q = -31723 J; ΔU = = -31711 J, W = 12J, ΔH = = -31723 J
15) 1 mol de C2H6 é queimado em excesso de O2, à pressão constante e a 600 K.
Quais serão os valores de ΔU, ΔH e W, se o calor de combustão é -1560 kJ?
R: ΔU = -1547 kJ, ΔH = -1560 kJ e W = 12,4 kJ (se forma H2O(l)).
R: ΔU = -1562,5 kJ, ΔH = -1560 kJ e W = 2,49 kJ (ObS; forma-se H2O(g))
16) Um gás (0,5 g) sofre uma expansão adiabática, onde seu volume é variado de
1 m3 p/ 3 m3, à pressão constante de 101300 N/m2.
a. Calcule a variação da energia interna do gás.
b. Calcule a variação de temperatura e explique o resultado.
17) Utilizando a Lei de Hess e dados tabelados de entalpias padrões de formação
(consultar livros de físico-química), encontre as variações de entalpia e energia
interna de cada reação descrita abaixo, sabendo-se que estas ocorrem a 298
K:
a) 4 HCl(g) + O2(g) → Cl2(g) + 2H2O(g)
b) C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)
c) 2C6H5COOH(l) + 13O2(g) → 12CO2(g) + 6H2O(g)
Obs: assistir vídeo sobre Lei de Hess em:
https://www.youtube.com/watch?v=P9mstlnWFk8