Lista 2 - Físico-Quimica I

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LISTA DE EXERCÍCIOS #2 
GASES REAIS E PROPRIEDADES DE LÍQUIDOS E SÓLIDOS 
1. A uma temperatura de 300 K e pressão de 20 atm, o fator de compressibilidade de 
um gás é 1,20. Que tipo de forças atua neste gás? Calcule o volume ocupado por 3 mols. 
2. Considere um gás que obedece à equação de estado de van der Waals 
(P+a/V
2
)(V-b) = RT, onde a, b e R são constantes, P é a pressão, T a temperatura 
absoluta, e V o volume molar do gás. (A) Que propriedades este modelo considera 
através dos parâmetros a e b? (B) Determine a inclinação da curva PxT, quando o gás é 
submetido a uma transformação a volume molar constante. 
3. Calcular a pressão exercida por 0,500 kg de CH4 a 280 °C num recipiente de 
2,50 litros: (A) aplicando equação dos gases ideais; (B) aplicando equação de van der 
Waals; (C) calcule o fator de compressibilidade para os itens A e B e tire as possíveis 
conclusões. (Constantes: a =0,228 J
.
m
3
/mol
2
; b = 4,3x10
-5
 m
3
/mol). 
4. Qual o volume ocupado por 300 g de dióxido de enxofre, a 200 ºC, sob pressão de 
30 bar? Que tipo de forças predomina neste sistema? Utilizar o método dos estados 
correspondentes, sabendo que as constantes a e b de van der Waals para o dióxido de 
enxofre valem respectivamente 0,678 J
.
m
3
/mol
2
 e 5,64x10
-5
 m
3
/mol. 
5. O volume molar do etano, sob pressão de 14,6 bar e na temperatura de 8 ºC, vale 
1,33 L/mol. Qual será o volume molar do acetileno quando apresentar o mesmo desvio 
da idealidade? Usar o método dos estados correspondentes. (Etano: Pc = 48,7 bar e 
Tc = 305,4 K; Acetileno: Pc = 61,2 bar e Tc = 308,3 K). 
6. O fator de compressibilidade de um gás, a 20 oC e para valores da pressão de até 
85 bar, é expresso por: Z = 1 - 6,25x10
-3
 P + 2,87x10
-5
 P
2
, com P em bar. 5,7 moles do 
gás, ocupando o volume de 1,117 L, expandem-se isotermicamente a 20 
o
C, até triplicar 
o volume que ocupam. Determinar o valor da pressão a que o gás está submetido no 
início e ao término da expansão. 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL / CCA 
FÍSICO-QUÍMICA I 
PROFESSOR: JULIO CESAR SAMPAIO DUTRA 
7. Uma mistura de 3 kg de etano (Pc = 48,6 bar, Tc = 305,4 K), 2 kg de propano 
(Pc = 42,3 bar, Tc = 369,8 K) e 4 kg de butano (Pc = 37,9 bar, Tc = 425,2 K) é 
comprimida até 35 bar, a 160 ºC. Estimar o volume ocupado pela mistura, utilizando as 
propriedades reduzidas. 
8. Construa um diagrama P versus V para um gás real, destacando as isotermas, as 
curvas de equilíbrio e o ponto crítico e as mudanças de fase. 
9. A 25 ºC, um recipiente rígido e selado é completamente cheio com água líquida. 
Se a temperatura subir em 10 ºC, a que a pressão deve ser submetido o sistemas para 
que a densidade seja constante? Para a água α = 2,07 x 10-4 K-1 e κ = 4,50 x 10-5 atm-1. 
10. Explique as seguintes observações: A) a água evapora mais rapidamente em um 
dia quente e seco do que em um dia quente e úmido. B) É mais demorado preparar ovos 
cozidos em altas altitudes do que em baixas altitudes. 
Fator de compressibilidade Z em função das variáveis reduzidas 
 
 
Pressão reduzida (Pr) 
F
a
to
r 
d
e 
co
m
p
re
ss
ib
il
id
a
d
e 
(Z
=
P
V
/R
T
)