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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Físico-Química Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz 1a Lista de Exercícios – 1/2010 TENSÃO SUPERFICIAL Exercício 1. Definir: a) tensão superficial; b) tensão interfacial; c) ângulo de contato. Exercício 2. Quais as dimensões de tensão superficial ou interfacial? Em que unidades se mede habitualmente? Exercício 3. Definir: a) trabalho de adesão entre um líquido e um sólido; b) trabalho de coesão de um líquido; c) coeficiente de espalhamento. Exercício 4. Qual é a expressão da fórmula de Young-Laplace? Exercício 5. Qual é a equação de Kelvin? Exercício 6. Como se explica a ascensão capilar? Que relação existe entre a altura da ascensão capilar e a tensão superficial? Exercício 7. Descrever os métodos experimentais de medida da tensão superficial de líquidos. Exercício 8. Como a tensão superficial varia com a temperatura? Exercício 9. Qual o trabalho reversível que se deve fazer, a 25°C, para pulverizar um quilograma de água, em gotas de raio igual a 0,5 mm? A tensão superficial e a massa específica da água, a 25°C, são: 72 dyn/cm e 0,998 g/cm3. Exercício 10. Definir parácora. Qual a sua importância? Exercício 11. A tabela abaixo fornece valores da tensão interfacial de diferentes interfaces a 20oC: Interface γγγγ (dyn/cm) Água-vapor 72,8 Benzeno-vapor 28,9 Mercúrio-vapor 485,0 Água-benzeno 33,6 Água-mercúrio 427,0 Benzeno-mercúro 444,0 Determinar o coeficiente de espalhamento para os diferentes líquidos. Exercício 12. Uma bolha de sabão se forma na atmosfera. Qual o excesso de pressão no interior da bolha, quando seu raio é de 1 cm e a tensão superficial é de 30 dyn/cm? Exercício 13. A 20oC, o ar atmosférico contém 1,6% (porcentagem molar) de vapor d’água. Sob que pressão se deve comprimir o ar, a 20oC, para que o vapor d’água condense na forma de gotículas de raio igual a 3x10-6 cm? Dados: pressão de vapor da água: 17,5 mmHg; tensão superficial da água: 72,8 dyn/cm; massa específica da água: 0,998 g/cm3. Tudo a 20oC. UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Físico-Química Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz 1a Lista de Exercícios – 1/2010 Exercício 14. Um tubo capilar imerso em água provoca a ascensão de uma coluna líquida de 8,37 cm de altura; imerso em mercúrio provoca uma depressão de 3,67 cm. Qual o diâmetro do tubo capilar? Quanto vale a tensão superficial do mercúrio? Dados: tensão superficial da água: 72 dyn/cm; massas específicas da água e do mercúrio: 0,998 e 13,6 g/cm3. Exercício 15. Duas lâminas de vidro, dispostas paralelamente, são mergulhadas parcialmente num líquido de tal maneira que entre elas fica contida uma camada de líquido de espessura constante e igual a 0,01 cm. A ascensão capilar eleva o líquido entre as lâminas até a altura de 5,3 cm. Qual o valor da tensão superficial do líquido? Massa específica do líquido: 0,870 g/cm3. Exercício 16. Na determinação da tensão superficial pelo método da gota, o peso real, W, da gota é igual ao produto do peso ideal, Wid, por um fator de correção, f, função de r/V1/3, onde r é o raio externo do capilar e V o volume da gota. Para r/V1/3 = 0,5, tem-se f = 0,65. Escrever a equação que relaciona Wid com a tensão superficial do líquido. Calcular o valor de r para um líquido em que a tensão superficial, γ, vale 26,0 dyn/cm e a massa específica, ρ, é 0,800 g/cm3 a fim de que r/V1/3 seja igual a 0,5. Usando este capilar e o líquido acima, determinar o peso real da gota. Usar g (aceleração da gravidade) = 980 cm/s2. Exercício 17. A partir dos dados, da tabela abaixo, correspondentes ao ácido acético (M = 60 g/mol), determinar a constante de Eötvös e a temperatura crítica do ácido, usando a equação de Ramsay- Shields. T (°C) 20 40 γ (dyn/cm) 27,4 22,3 ρ (g/cm3) 1,049 0,9892 Exercício 18. A tabela abaixo fornece valores da parácora de algumas estruturas moleculares: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Físico-Química Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz 1a Lista de Exercícios – 1/2010 Estrutura PPPP -CH3 55,5 -CH2- em –(CH2)n – para n < 12 40,0 -COO- (ésteres) 63,8 -COOH 73,8 (R)-CO-(R’) (cetona): R + R’ =2 51,3 R + R’ = 3 49,0 Estimar a tensão superficial das substâncias abaixo e determinar o erro relativo entre os valores experimentais e calculados da tensão superficial. Substância T (°C) ρρρρ (g/cm3) M (g/mol) γγγγexp (dyn/cm) acetona 20 0,7899 58,08 24,02 ácido acético 20 1,0587 60,05 27.59 acetato de etila 20 0,9032 88,11 23,97 Exercício 19. Numa prática para verificação da ascensão capilar, mergulha-se um capilar de diâmetro interno de 0,1 mm num bécher com um líquido. Verifica-se que o líquido sobe até cerca de 10 cm de altura. Após isso, ainda com o capilar imerso no líquido do bécher, corta-se o capilar a cerca de 6 cm de altura. Pergunta-se: o que acontece com o líquido no capilar? Explique o por quê do acontecido. UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Físico-Química Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz 1a Lista de Exercícios – 1/2010
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