Físico-Química II com gabarito

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FÍSICO-QUÍMICA II 
GABARITO TF1 – MARÇO 2015 
 
 
1) Calcule a variação de entropia quando 25 kJ de energia, na forma de calor, se 
transferem reversível e isotermicamente para um enorme bloco de ferro a 
(a) 0◦C e; 
(b) 100◦C. 
 
R.: Assuma que o bloco é tão grande que a temperatura não muda 
significativamente com a transferência de calor. Logo, 
 
1
( constante)
f f
rev rev
rev
i i
dq q
S dq T
T T T
    
 
 
 
 
 
2) "Qualquer transformação natural em um sistema isolado é acompanhado de um 
aumento de entropia do sistema. Para o sistema atingir o equilíbrio, a entropia 
deverá ser máxima, ou seja, as transformações deverão ter cessado. 
Em outras palavras: "A energia do universo é constante e a entropia tende a atingir 
um máximo." - Enunciado de Clausius." 
Todo o trecho destacado acima é considerado Verdadeiro ou Falso do ponto de 
vista termodinâmico? 
R.: VERDADEIRO. 
Observem o gráfico abaixo. Ele explicita exatamente a ideia do aumento de 
entropia conforme o processo ocorre espontaneamente, até que a variação chega 
a zero (dS = 0) quando se atinge o equilíbrio. 
 
 
3) Calcule o valor de ΔS para um sistema de um mol de um gás ideal que se expande 
reversivel e isotermicamente de 1,00 bar a 0,100 bar de pressão. 
R.: Como a reação é isotérmica 
dq pdV 
 . Para um gás ideal, 
2
nRT V
dV dp dp
p p
   
 
Logo, podemos escrever 
S
 como: 
10.1ln 19.1 J K
1
p V nR
S dV dp dp nR
T T p
          
 
O valor da variação de entropia é positiva porque o gás se expandiu. 
 
 
4) 1 mol de etanol líquido de densidade 0,789 g cm-3, vaporiza na sua temperatura-
padrão de ebulição (Teb = 351,4 K). Se o calor absorvido no processo for de 43,5 
kJ mol-1, calcule o ΔG nestas condições. Calcule também a 79,2 °C. 
No espaço em branco responda se o processo ocorre ou não espontaneamente a 
79,2 °C. 
OBS.: Para chegar ao valor de ΔG, será necessário usar seus conhecimentos da 
Primeira Lei para se chegar a ΔH e ΔS. 
R.: A variação de entalpia é idêntica ao calor, uma vez que a pressão é constante, 
Logo, 
143,5 kJ molpq H
  
 
Para calcular a variação de energia interna, devemos considerar que a 
vaporização do etanol produz um mol de um gás a partir de 1 mol de um líquido, 
sendo a variação do número de móis gasosos, igual a 1 mol. 
1 143500 J 8,3145 J K mol x 351,4 K x 1 mol
40,58 kJ
gH U n RT U
U
        
 
 
A variação de entropia é calculada pela fórmula dada pelo calor latente: 
143500 123,8 J K
351,4
H
S
T
   
 
A variação de energia livre de Gibbs na temperatura de ebulição não precisa nem 
ser calculada, uma vez que se trata de um processo em equilíbrio e, portanto 
0G 
 
Se porém a temperatura for diferente (79,2 °C), o valor não será zero: 
43500 (352,4 x 123,8)
0,12 kJ (ou seja, ocorre espontaneamente; valor negativo)
G H T S
G
    

  