Exercícios de Termodinâmica em Engenharia Química

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADÊMICA DE BELO JARDIM 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
TERMODINÂMICA 1 
PROFESSOR: ANDRÉ RIBEIRO 
Lista de exercícios – 1ª VA 
 
1) Na pressão de 1 bar e a 20°C, a compressibilidade isotérmica do tolueno é igual a 8,96 
x 10-5 bar-1, a expansividade volumétrica é de 1,05 x 10-3 °C-1 e volume específico de 
1,154 L.kg-1. Calcule: 
a) A variação no volume e o trabalho realizado quando um quilograma de tolueno é 
comprimido de 1 bar para 100 bar a uma temperatura constante de 20 °C. 
b) A variação no volume e o trabalho realizado quando um quilograma da substância 
é aquecida de 20 °C para 30 °C a uma pressão constante de 1 bar. 
c) A pressão final quando a substância é aquecida de 20 °C e 1 bar até 30 °C, a volume 
constante. 
 
2) Um mol de um gás ideal com CP = (7/2)R e CV = (5/2)R sofre uma expansão de P1 = 
8 bar e T1 = 600 K para P2 = 1 bar por meio das seguintes trajetórias: 
(a)Volume constante. 
(b)Temperatura constante. 
(c)Adiabaticamente. 
Admitindo reversibilidade mecânica, calcule W, Q, ΔU e ΔH para cada processo. 
Esboce cada trajetória em um único diagrama PV. 
 
3) Um gás ideal, inicialmente a 600 K e 10 bar, passa por um ciclo mecanicamente 
reversível de quatro etapas em um sistema fechado. Na etapa 12, a pressão diminui 
isotermicamente para 3 bar; na etapa 23, a pressão diminui a volume constante para 2 
bar; na etapa 34, o volume diminui a pressão constante; e na etapa 41, o gás retorna 
adiabaticamente ao seu estado inicial. Considere CP = (7/2)R e CV = (5/2)R. 
(a)Esboce o ciclo em um diagrama PV. 
(b)Determine (quando desconhecidos) os valores de P e T para os estados 1, 2, 3 e 4. 
(c)Calcule W, Q, ΔU e ΔH para cada etapa do ciclo. 
 
4) O estado de um gás ideal com CP = (5/2)R é transformado de P1 = 1 bar e V1 = 12 m3 
para P2 = 12 bar e V2 = 1 m3 por intermédio dos seguintes processos mecanicamente 
reversíveis: 
(a)Compressão isotérmica. 
(b)Compressão adiabática, seguida por resfriamento a pressão constante. 
(c)Compressão adiabática, seguida por resfriamento a volume constante. 
(d)Aquecimento a volume constante, seguido por resfriamento a pressão constante. 
(e)Resfriamento a pressão constante, seguido por aquecimento a volume constante. 
Calcule W, Q, ΔU t e ΔH t em cada um desses processos e esboce as trajetórias de 
todos os processos em um único diagrama PV. 
 
5) Calcule Z e V para o etileno a 25 °C e 12 bar, com as seguintes equações: 
(a)Equação virial truncada [Eq. (3.38)], com os seguintes valores experimentais dos 
coeficientes virial: 
 
(c)Equação de Redlich/Kwong. 
(d)Equação de Soave/Redlich/Kwong. 
(e)Equação de Peng/Robinson.