estudo-dirigido-sobre-termodinamica-2013

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO – UNESP 
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS DE JABOTICABAL – FCAV 
CURSO: Ciências Biológicas 
DISCIPLINA: Química 
DOCENTE: Profa. Dra. Luciana Maria Saran 
ASSUNTO: Estudo Dirigido sobre Termodinâmica 
DATA PARA DISCUSSÃO: 29/05/2013 
 
INSTRUÇÕES: para responder as questões 1 a 27, leia atentamente o capítulo 5, sobre termoquímica, do livro do 
BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. Para responder as questões 27 a 40, leia atentamente o capítulo 
19, sobre termodinâmica química. 
 
1. Como é denominada a área da termodinâmica que estuda as relações entre reações químicas e variações de 
energia envolvendo calor? 
2. Conceitue: a) energia cinética; b) energia potencial. 
3. a) No Sistema Internacional de Unidades, SI qual é a unidade para a grandeza energia? b) Em geral, qual 
unidade é usada para expressar as variações de energia que acompanham reações químicas? 
4. Qual é o significado, em termodinâmica, dos termos a seguir: a) sistema; b) vizinhança? c) O que um sistema 
fechado tem de especial? 
5. No nosso dia-a-dia, como se dá a transferência de energia? 
6. a) O que é trabalho? b) Como você determina a quantidade de trabalho realizada, dada a força associada com o 
trabalho? 
7. Conceitue os seguintes termos: a) calor; b) energia. 
8. Enuncie a Primeira Lei da Termodinâmica. 
9. a) Conceitue energia interna. b) Qual a expressão matemática que relaciona E, calor e trabalho? c) Quais os 
meios pelos quais a energia interna de um sistema pode aumentar? 
10. Um sistema libera calor para a sua vizinhança e realiza trabalho nela. a) Desenhe uma caixa para representar o 
sistema e use setas para representar o calor e o trabalho transferidos. b) É possível que esse processo tenha um 
E positivo? Explique. c) É possível que esse processo tenha um E negativo? Explique. 
11. a) O que é um processo endotérmico? Dê exemplos. b) O que é um processo exotérmico? Dê exemplos. 
12. O que são funções de estado? Cite exemplos. 
13. Qual o significado da função termodinâmica denominada entalpia, H? Trata-se de uma função de estado? 
Explique. 
14. a) Como é denominada a variação de entalpia que acompanha uma reação química? b) Matematicamente, 
como deve ser expressa essa variação? 
15. A combustão completa do ácido acético, C2H4O2(l), para formar H2O(l) e CO2(g) à pressão constante, libera 
871,1kJ de calor/ mol de C2H4O2. a) Escreva uma equação termoquímica balanceada para essa reação. b) 
Desenhe um diagrama de entalpia para a reação. 
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16. A decomposição do carbonato de zinco, ZnCO3(s), em óxido de zinco, ZnO(s) e CO2(g) a pressão constante 
necessita da adição de 71,5 kJ de calor/ mol de ZnCO3. a) Escreva uma equação termoquímica balanceada para 
a reação em questão. b) Desenhe um diagrama de entalpia para a reação. 
17. Explique como o valor de H pode ser determinado experimentalmente. 
18. a) Conceitue capacidade calorífica e calor específico. b) Quais as unidades de capacidade calorífica? c) Quais 
as unidades de calor específico? d) Como podemos determinar experimentalmente o calor específico de uma 
substância? 
19. O que a lei de Hess estabelece? Explique a importância da mesma para a termoquímica. 
20. Conceitue: a) entalpia de vaporização; b) entalpia de reação; c) entalpia de combustão; d) entalpia de 
formação; e) entalpia padrão. 
21. Suponha que lhes sejam dadas as seguintes reações hipotéticas: 
X  Y H = - 35 kJ 
X  Z H = + 90kJ 
Use a lei de Hess para calcular a variação de entalpia da seguinte reação: Y  Z. 
 
22. A partir dos calores de reação: 
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g) H = - 483,6 kJ 
3O2(g)  2O3(g) H = + 284,6 kJ 
calcule o calor da reação: 3H2(g) + O3(g)  3H2O(g). 
 
23. Considerando os dados abaixo: 
N2(g) + O2(g)  2NO(g) H = + 180,7 kJ 
2NO(g) + O2(g)  2NO2(g) H = - 113,1 kJ 
2N2O(g)  2N2(g) + O2(g) H = - 163,2 kJ 
use a lei de Hess para calcular o H da reação: N2O(g) + NO2(g)  3NO(g). 
 
24. Calcule a entalpia padrão de formação do Mg(OH)2(s) sólido, considerando os seguintes dados: 
2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s) H
0
 = - 1203,6 kJ 
Mg(OH)2(s)  MgO(s) + H2O(l) H
0
 = + 37,1 kJ 
2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) H
0
 = - 571,7 kJ 
 
25. Calcule a entalpia padrão de formação do diborano gasoso (B2H6) usando as seguintes informações 
termodinâmicas: 
4B(s) + 3O2(g)  2B2O3(s) H
0
 = - 2509,1 kJ 
2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) H
0
 = - 571,7 kJ 
B2H6(g) + 3O2(g)  B2O3(s) + 3H2O(l) H
0
 = - 2147,5 kJ 
 
26. a) Qual o significado do termo calor específico? b) Qual substância é chamada de açúcar no sangue? Por que 
ela é importante na discussão da alimentação humana? c) Qual a maior fonte de energia como alimento, 5 g de 
gordura ou 9 g de carboidrato? 
 
27. Uma certa refeição de batata frita tem 12% de proteína, 14% de gordura e o restante de carboidratos. Qual 
porcentagem do conteúdo calórico dessa refeição é gordura? Quantos gramas de proteína fornecem o mesmo 
calor específico de combustão de 25 g de gordura? 
 
28. O que são processos espontâneos? Dê exemplos de processos espontâneos e de processos não espontâneos. 
 
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29. a) O que é entropia? b) Durante um processo químico o sistema se torna mais ordenado. Qual é o sinal da 
variação da entropia (S) do sistema para o processo? c) S para um processo depende do caminho tomado do 
estado inicial para o estado final do sistema? Justifique sua resposta. 
30. a) Dê um exemplo de um processo no qual a entropia do sistema diminui. b) Qual é o sinal de S para o 
processo? c) Qual é o significado da afirmativa de que entropia é uma função de estado? 
 
31. Qual o sinal que você espera para S de uma reação química na qual 2 mols de reagentes gasosos são 
convertidos em 3 mols de produtos gasosos? 
 
32. Em uma reação química dois gases se combinam para formar um sólido. Qual o sinal que você espera para 
S? 
 
33. Por que o aumento na entropia do sistema é maior para a vaporização de uma substância do que para sua 
fusão? 
 
34. Expresse a Segunda Lei da Termodinâmica como uma equação matemática. 
 
35. a) Para um processo que ocorre a temperatura constante, expresse a variação na energia livre de Gibbs em 
termos de variações na entalpia e na entropia do sistema. b) Para determinado processo que ocorre a T e P 
constantes, o valor de G é positivo. O que você pode concluir? c) Qual é a relação entre G para um 
processo e a velocidade na qual ele acontece? 
 
36. a) Para qualquer processo que ocorra a temperatura e pressão constantes, qual é o significado de G = 0? b) 
Para determinado processo G é grande e negativo. Isso significa necessariamente que o processo ocorre com 
rapidez? 
 
37. Determinada reação tem H0 = - 19,5 kJ e S0 = + 42,7 J/K. a) A reação é exotérmica ou endotérmica? 
Justifique. b) A reação leva a aumento ou diminuição na desordem do sistema? c) Calcule G
0
 para a reação a 
298 K. d) A reação é espontânea a 298 K? Justifique. 
 
38. Certa reação é não espontânea a – 25ºC. A variação de entropia para a reação é 95 J/K. O que você pode 
concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de H? 
 
39. Uma reação em particular é espontânea a 450 K. A variação de entalpia para a reação é + 34,5 kJ. O que você 
pode concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de S para a reação? 
 
40. Para uma reação em particular, H = - 32 kJ e S = - 98 J/K. Suponha que H e S não variam com a 
temperatura. a) A que temperatura a reação terá G = 0? b) Se T é aumentado acima do valor encontrado no 
item a, a reação será espontânea ou não espontânea?