Terminho - Exercícios P1 - Prof Guilherme

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TERMINHO – Exercícios: P1
Profº Guilherme
Calcular a pressão exercida por 10g de metano no volume de 1L a 25 °C: 
a) considerando-o como um gás ideal.
b) usando a equação de Van der Waals. 
Dados: a = 2,25 L².atm.mol-² ; b = 0,0428 L.mol-¹ ; MMCH4 = 16 g.mol-¹
Para um gás de Van der Waals, (∂U/ ∂V) = a/V². Calcule a variação de energia interna molar do gás para uma expansão isotérmica reversível de 1,0L até 24,8L a 298K. Determine os valores de q e W. 
Dados: a = 1,408 L².atm.mol-² ; b = 3,9.10-² L.mol-¹
Seja a função V = f(T,p) em termos de suas derivadas parciais de primeira ordem. Sendo V o volume do gás ideal, deduza a forma diferencial dV relacionando com o coeficiente de expansão térmica (α) e com a compressibilidade isotérmica (k). Deduza também a forma integrada para o volume V.
Calcule o trabalho de expansão de 1 mol de um gás ideal a temperatura de 300K quando seu volume passa de 1L para 10L.
Considere a expansão em uma etapa.
Considere a expansão em duas etapas, sendo a primeira de 1L a 6L.
Considere a expansão reversível.
Umidifica-se o ar com 1% de volume de água a 25 °C. Considere a massa molecular média do ar seco igual a 22,75 g/mol. A pressão do vapor da água a 25 °C é 23,756 mmHg. Calcule:
A massa molecular média do ar puro.
A massa específica do ar puro.
A umidade absoluta.
A umidade relativa.
A umidade específica.
Dados: MMH2O = 18g/mol ; 760 mHg = 1 atm
Dois mols de um gás ideal inicialmente a 0 °C e 1 Bar realizam um processo no qual o volume de gás duplica-se. Não se conhece a natureza do processo, mas sabe-se que 
ΔH = 4200 J e que ao gás são fornecidos 3300 J de calor. Determine a temperatura e a pressão finais, ΔU e W.
Dados: Cv = 20,9 J/mol.K ; 1 Bar = 1 atm
A 273K, experimento com argônio forneceu B = -21,7x10-³ cm³.mol-1 e C = 1200x10-6 cm6.mol-², em que B e C compõem, respectivamente, o segundo e o terceiro termos na equação de Virial de z em potências de 1/V. Admitindo que a equação do gás ideal pode ser usada na estimativa de B e de C, calcule o fator de compressibilidade do argônio a 100 atm e 273K e estime o volume molar nessas condições.
Uma ampola de vidro evacuada pesa 27,9124g. Cheia de ar seco (80% de N2 e 20% de O2)*, a 25 °C e 1 atm, pesa 28,0529g. Cheia de uma mistura de metano e etano pesa 28,0140g. Calcule a porcentagem mássica de metano na mistura, considerando comportamento ideal.
Dados: MMO2 = 32 g/mol; MMN2 = 22 g/mol; MMCH4 = 16 g/mol; MMC2H6 = 30 g/mol; *porcentagem molar
Calcule a temperatura final de 2 mols de um gás ideal que realizam um processo no qual ΔU = 1000 cal a Ti = 300K e Cv = 3,2+0,15T (em cal/mol.k).
Em uma bomba calorimétrica, queima-se 0,1g de icosano (C20H42) em atmosfera de oxigênio. A capacidade calorífica da bomba vale 2000 cal/K e a variação de temperatura observada foi de 0,565 °C. Estime o calor de combustão do icosano a 298K.
Dados: MMIcosano = 282 g/mol
Calcule a variação de entropia quando 1g de água é aquecido de 200K a 400K sob pressão constante de 1 atm.
Dados: ΔHf: 80 cal/g ; ΔHvap 540 cal/g 
	 Calores específicos (cal/g.K): Gelo = 0,5;
					 Água líquida = 1,0;
					 Vapor d’água = 0,5.
Um automóvel apresenta em seu motor com 15% de rendimento uma potência de 100 Hp. A temperatura da água de refrigeração é 85 °C, enquanto a temperatura de explosão da mistura ar/combustível é 500 °C. Calcule:
O rendimento máximo que esse motor poderia apresentar.
O calor transmitido ao ambiente em uma hora de funcionamento.
Dados: 1 Hp = 746 W (J/s)
Um mol de um gás expande-se a temperatura constante de 30 °C, tendo sua pressão variando de 2 a 1 Bar. Determine ΔU, ΔH, q, W e ΔS no processo supondo: 
Expansão reversível;
Expansão irreversível;
Dados: 1 Bar = 1 atm
Calcule a temperatura máxima da chama proveniente da queima de acetileno (C2H2) com quantidade estequiométrica de água, admitindo conversão de 100%.
Dados: ΔH(comb) = -300,1 Kcal/mol
 Cp (cal/mol.K): CO2 = 12,5 ; H2O = 10 ; N2 = 8,0
O coeficiente Joule-Kevin de um gás é dado por µ = 0,15 – 0,02p em K/atm. Um mol desse gás realiza processo no qual sua pressão passa de de 1 atm para 30 atm e a temperatura se altera de 25 °C para 100 °C. Calcule a variação de entalpia e de energia interna desse processo.
Dados: Cp = 7 cal/mol.K ; V(25 °C e 1 atm) = 24,40 L/mol.K ; V(100 °C e 30 atm) = 0,91 L/mol.K
Calcule a composição, em porcentagem mássica, de 5g de uma mistura de hélio e argônio que ocupa 10L a 25 °C e 1 atm. Admita comportamento ideal.
Dados: MMHe = 4 g/mol ; MMAr = 39,9 g/mol
O volume molar do etano a 14,6 Bar e 8 °C vale 1,33 L/mol. Qual é o volume molar do acetileno quando este apresenta o mesmo desvio de idealidade que o etano?
Dados: etano: Pc = 48,7 Bar ; Tc = 305,4 K 
 Acetileno: Pc = 61,2 Bar ; Tc = 308,3 K
Uma amostra com 15g de N2 encontra-se confinada a 220 kPa e a 200K. O gás realiza uma expansão adiabática até que sua pressão seja 110 kPa. Admitindo comportamento ideal, calcule a temperatura final do gás:
Para expansão reversível.
Para expansão irreversível.
Dados: Cp = 29,125 J/mol.K ; 1 atm = 105 Pa ; MMN2 = 28g/mol
Um gás combustível é constituído por 70% de propano e 30% de butano. Estime os valores de PCS e PCI por Kg da mistura.
Dados: Calor de combustão (Kcal/mol): Propano = -530 ; Butano = -687
 ΔHv(H2O) = 9720 cal/mol
 MMPropano = 44 g/mol ; MMButano = 58 g/mol
Quando 120mg de naftaleno (C10H8) são queimados em uma bomba calorimétrica, a temperatura aumenta 3,05K. Calcule a constante do calorímetro. Qual será a elevação de temperatura quando 100mg de fenol (C6H5OH) forem queimados nesse calorímetro?
Dados: Calor de combustão em KJ/mol: C10H8 = -5157 ; C6H5OH = -3054
MMNaftaleno = 128g/mol ; MMFenol = 94g/mol
O calor padrão de formação da água a 298K é -241,82 KJ/mol. Estimar o seu valor a 100 °C.
Dados: Cp (J/mol.K): H2O = 33,58 ; H2 = 28,84 ; O2 = 29,37
Um gás ideal possui massa específica igual a 1,92 g/L a 150 kPa e a 298K. Calcule a massa molecular do gás.
Dados: 1 atm = 105 Pa
Uma mistura gasosa ideal é constituída de 320 mg de metano, 165 mg de argônio e 225 mg de neônio. A 300K a pressão parcial do neônio na mistura vale 66,5 Tore. Calcule:
A pressão total da mistura.
O volume total da mistura.
Os volumes parciais de cada componente.
 Dados: MM(g/mol): CH4 = 16 ; Ar = 39,9 ; Ne = 20,2
	 1 atm = 720 Tore
O volume de uma amostra gasosa varia de 4L a 6L contra uma pressão externa de 1,5 atm. Simultaneamente, o gás absorve 1000 J de calor. Qual a variação de energia interna do gás?
 Dados: 1 atm.L = 101,32 J
Calcule as entropias para os estados possíveis no sistema hipotético com 10 moléculas cuja energia seja igual a 8. O sistema dispõe de 4 níveis energéticos com energias iguais a 0, 2, 4 e 6.
 Dados: k = 1,38.10-23 J/K
Qual é o volume ocupado por 500 g de CH4 nas CNTP? Qual é a massa específica do gás nessas condições? Admita comportamento ideal.
Dados: MMCH4 = 16 g/mol
Considere que 0,1 mol de um certo gás nas CNTP apresentou um volume de 1,95L.
Calcule o fator de compressibilidade do gás.
Que tipo de interações predominam no gás? Justifique.
A entropia do chumbo a 10K foi estimada em 1,62 J/mol.K. Na tabela a seguir encontram-se os valores de Cp para o chumbo em 3 intervalos de temperatura.
	Temperatura
	Cp(J/mol.K)
	Entre 10K e 30K
	12,1
	Entre 30K e 150 K
	22,2
	Entre 150K e 300K
	25,9
	
Calcule a entropia do chumbo a 0°C.
Considere o plano pxV a seguir onde temos representados diversos processos realizados por um gás entre os estudos A, B, C e D.
Ao longo do caminho AC o gás perde 80 J de calor e recebe 55 J na forma de trabalho.
Determine os valores de UC - UA e UA - UC.
Quando o gás evolui ao longo do caminho CDA, o trabalho envolvido é 38 J. Qual é o calor envolvido no caminho CDA?
Se 1 PA= 2,5 PD, qual é o trabalho ao longo do caminho ABC?
Qual é o calor ao longo de ABC?
Se UA - UB = -10 J, qual é o calor no caminho BC?
1.a) p = 15,27 atm ; b) p = 14,81 atm
2. ΔU = 1,351 atm.L/mol ; W = 78,04 atm.L/mol ; q = 79,39 atm.L/mol
3. (∂V/ ∂T)p = αV ; (∂V/ ∂p)T = -kV 
4. a) W = 22,14 atm.L ; b) W = 30,34 atm.L ; c) W = 56,54 atm.L
5. a) MM = 22,7 g/mol ; b) ρ = 0,9289 g/L ; c) Umabs = 7,36.10-³ g/L ; d) Umrel = 32% ; e) Umesp = 7,93.10-³
6. ΔH = 344,9K ; pf = 0,63 atm ; ΔU = 3005 J ; W = 295 J
7. z = 0,927 ; V = 0,208 L/mol
8. 92%
9. Tf = 310,21 K
10. ΔH = -3,181.103 Kcal/mol
11. ΔS = 2,235 cal/g.K
12. a) µmax = 53,7% ; b) W = 1,52.106 KJ
13. a) W = q = 17,22 atm.L ; ΔS = 0,057 atm.L ; b) W = q = 12,4 atm.L ; ΔS = 0,057 atm.L
14. Tf = 2907 K
15. ΔH = 557,48 cal/mol.K ; ΔU = 487,24 cal/mol.K
16. 25% de He e 75% de Ar
17. Vacetileno = 1,07 L/mol
18. a) T2 = 163,18 K ; b) T2 = 199,6 K
19. PCS = 11,973.10³ Kcal/Kg ; PCI = 11,106.10³ Kcal/Kg
20. Cp = 1584,91 J/K ; ΔT = 2,05 K
21. ΔH373 = -242,6 KJ/mol
22. MM = 31,3 g/mol
23. a) p = 0,297 atm ; b) V = 2,92 L ; c) VCH4= 1,166 L ; VAr = 0,35 L ; VNe = 0,91 L
24. ΔU = 696,04 J
25. SI = 6,2.10-23 J/K ; SII = 5,25.10-23 J/K ; SIII = 8,12.10-23 J/K ; SIV = 7,38.10-23 J/K
26. ρ = 0,7143 g/mol
27. a) z = 0,87 ; b) Predominam as interações atrativas visto que z < 1, ou seja, o volume molar do gás é menor do que o volume molar ideal nas mesmas condições de pressão e temperatura. 
28. S = 66,15 J/mol.K
29. a) ΔUAC = -25 J ; ΔUCA = 25 J ; b) q = 63 J ; c) WABC = -95 J d) q = -120 J ; e) q = -15 J