Exercicios de TERMODINAMICA

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	Termodinâmica
	
Exercícios de Fixação – Lista I
1. O volume de um gás aumenta de 2,0 L para 6,0 L, a temperatura constante. Calcule o trabalho realizado pelo gás se ocorrer sua expansão (a) contra o vácuo e (b) contra uma pressão constante de 1,2 atm.
Resposta: a) w = 0 e b) w = -4,9 x 102 J
2. O trabalho realizado quando um gás é comprimido em um cilindro é 462 J. Durante o processo, ocorre uma transferência de 128 J, na forma de calor, do gás para a vizinhança. Calcule a variação de energia para esse processo.
Resposta: ∆E = 334 J
3. Dada a equação termoquímica a seguir, calcule o calor liberado quando 74,6 g de SO2 (MM = 64,07 g/mol) se convertem em SO3.
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g) ∆H = -99,1 kJ/mol
Resposta: q = -115 kJ
4. Calcule a variação de energia interna quando 2 mols de CO são convertidos em 2 mols de CO2 a 1 atm e 25ºC.
Resposta: ∆E = -563 kJ
5. Uma amostra de 466 g de água é aquecida de 8,50ºC a 74,60ºC. Calcule a quantidade de calor (em quilojoules) absorvida pela água.
Resposta: q = 129 kJ
6. A massa de 1,435 g de naftaleno foi queimada em uma bomba calorimétrica a volume constante. Em consequência a temperatura da água elevou-se de 20,20ºC para 25,95ºC. Considerando que a capacidade calorífica da bomba mais a da água é 10,17 kJ/ºC, calcule o calor de combustão do naftaleno em termos de mol, isto é, determine o calor molar de combustão.
Resposta: calor molar de combustão = -5,22 x 103 kJ/mol
7. Uma esfera de chumbo, com 26,47 g de massa a 89,98ºC foi colocada em um calorímetro a pressão constante, cuja capacidade calorífica é desprezível, contendo 100,0 mL de água. A temperatura da água aumentou de 22,50ºC até 23,17ºC. Qual é o calor específico da esfera de chumbo?
Resposta: s = 0,158 J/g ºC
8. Calcule a entalpia padrão de formação do acetileno a partir dos seus elementos:
2C(grafite) + H2(g) C2H2(g)
Resposta: ∆E = 226,6 kJ/mol
9. O pentaborano B5H9 é um líquido incolor e muito reativo que pode inflamar-se produzindo uma chama ou até mesmo explodir quando exposto ao oxigênio. Calcule o calor liberado (em quilojoules) quando um grama de composto reage com o oxigênio. A entalpia padrão de formação do B5H9 é 73,2 kJ/mol.
A reação é: 2B5H9(l) + 12O2(g) 5B2O3(s) + 9H2O(l)
Resposta: - 71,58 kJ/g de B5H9
Exercícios de Fixação – Lista II
1. São absorvidos 1.440 cal de calor quando 1 mol de gelo se funde a 0ºC, à pressão constante de 1 atm. Os volumes molares do gelo e da água são, respectivamente, 0,0196 e 0,0180. Calcule ∆H e ∆E.
Resposta: ∆H = 6025 J e ∆E = 1440 cal ou 6025 J
2. O ∆H da reação de 1 mol de grafite com 0,5 mol de oxigênio gerando 1 mol de monóxido de carbono a 25ºC e 1 atm, é igual a -110.525 J. Calcule ∆E, sabendo que o volume molar da grafite é 0,0053 L.
Cgrafite + ½ O2 CO
Resposta: ∆E = - 111.764 J
3. O calor pode ser absorvido por uma substância sem que esta mude sua temperatura. Esta afirmação contradiz o conceito do calor como uma energia no processo de transferência, devido a uma diferença de temperatura?
4. Você põe a mão dentro de um forno quente para tirar uma forma e queima seus dedos nela. Entretanto, o ar em torno dela está à mesma temperatura, mas não queima seus dedos. Por que?
5. Um objeto de massa de 6,00 kg cai de uma altura h de 50,0 m e, por meio de uma engrenagem mecânica, gira uma roda que desloca 0,600 kg de água. A água está inicialmente a 15ºC. Qual o aumento máximo de temperatura da água?
Resposta: Tf = 16,17ºC
6. Calcule o calor específico de um metal a partir dos seguintes dados. Um recipiente feito do metal tem massa de 3,6 kg e contém 14 kg de água. Uma peça de 1,8 kg deste metal, inicialmente a 180ºC, é colocada entro da água. O recipiente e a água tinham inicialmente a temperatura de 16ºC e a final do sistema foi de 18ºC.
Resposta: c = 0,098 cal/g ºC
7. Dois cubos de gelo de 50 g são colocados em um vidro contendo 200 g de água. Se a água estava inicialmente à temperatura de 25ºC e se o gelo veio diretamente do freezer a -15ºC, qual será a temperatura final do sistema quando a água e o gelo atingirem a mesma temperatura? Supondo que somente um cubo de gelo foi usado qual a temperatura final do sistema? Ignore a capacidade térmica do vidro.
Resposta: Tf = 2,51ºC
8. Uma amostra de gás se expande a partir de uma pressão e um volume inicial de 10 Pa e 1,0 m3 para um volume final de 2,0 m3. Durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela equação p = a V2, onde a = 10 N/m8. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.
Resposta: w = 23,33 J 
9. Calcular a variação da entalpia na queima do acetileno, dados os calores de formação abaixo:
 
Resposta: ∆H = -310 kcal/mol
10. Calcule a variação da entalpia na queima do acetileno, dadas as energias de ligação:
 
Resposta: ∆H = -310 kcal/mol
Exercícios de Fixação – Lista III
1. Em um determinado tipo de doce diet, existe 0,10 g de lipídios para cada 100 g de doce. Considere que esses lipídios sejam todos representados pela tripalmitina (M = 800 g/mol) e que essa será queimada no organismo segundo a equação abaixo. Calcule, em quilocalorias, a energia que será produzida pelo consumo de 1 kg desse doce, desprezando a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 
Resposta: x = 6,86 kcal
2. A temperatura de um gás perfeito duplica durante uma transformação isobárica. Sendo V = 20 cm determine o seu volume no final da expansão. Qual foi o trabalho realizado se P = 100 atm?
Resposta: w = -200 J
3. Uma amostra de 10g de ar, que se pode considerar um gás perfeito diatómico encontra-se à temperatura ambiente de 20ºC. O gás é comprimido a pressão constante até o seu volume diminuir 5%. Obter a temperatura final do sistema, o calor transferido e o trabalho realizado. 
Resposta: Tf = 278 K ; ∆q = -151 J; w = 0,12 J
4. Calcular o trabalho realizado durante um processo isotérmico de um gás perfeito. 
5. Considere a compressão isotérmica de 0,10 mol de um gás perfeito a 0ºC. A pressão inicial é de 1 atm e o volume final é 1/5 do inicial. Determine o trabalho realizado e o calor transferido. 
Resposta: w = 365,3 J ; ∆q = - 365,3 J
6. Um gás ideal ocupa um volume de 8,0 m3 a uma pressão de 4 atm e a uma temperatura de 300K. Expande-se o gás até à pressão final de 1 atm. Calcular o volume e temperatura finais, o trabalho realizado, o calor absorvido e a variação de energia interna para uma expansão isotérmica. 
Resposta: V = 32 m3; Tf = 300 K; w = - 4,4 x 106 J; q = 4,4 x 106 J; ∆U = 0
7. Como é definido o fator de compressibilidade, Z, de um gás? b) Qual o significado físico de Z > 1 e Z < 1? Justifique sua resposta.
8. Uma amostra de 2,00 mols de He se expande isotermicamente, a 22ºC, de 22,8 até 31,7 L, (a) reversivelmente, (b) contra uma pressão constante igual à pressão final do gás e (c) livremente (contra pressão externa nula). Em cada processo, calcule q, w, ∆U e ∆H. Justifique qualquer assunção.
Resposta: a) w = - 1,62 kJ; ∆U = 0; ∆H = ; q = 1,62 kJ
 b) w = - 1,38 kJ; ∆U = 0; ∆H = ; q = 1,38 kJ
 c) w = 0; ∆U = ∆H = 0 ; q = 0
9. Uma amostra de 1,00 mol de H2O(g) é condensada isotérmica e reversivelmente formando água líquida, a 100 C. A entalpia padrão da vaporização da água, a 100 C, é 40,656 kJmol. Calcule q, w, ∆U e ∆H.
Resposta: w = 3,10 kJ; ∆U = -37,55 kJ; ∆H = q ; q = -40,66 kJ
Exercícios de Fixação – Lista IV
1. Calcule o calor que deve ser fornecido para converte 1,000g de alumínio sólido em um gás de íons alumínio e elétrons a 25ºC, sabendo que a entalpia de sublimação do alumínio é 326 kJ/mol. Dados: 1ª EI = +577 kJ/mol; 2ª EI = +1820 kJ/mol; 3ª EI = +2740kJ/mol
Resposta: + 203 kJ/mol
2. A entalpia padrão de combustão do naftaleno é -5157 Kj/mol. Calcule a entalpia de formação. Dados: variação de entalpia de combustão ∆H (C(s)) = -393,5 kJ/mol; ∆H (H2(g)) = -285,83 kJ/mol
Resposta: + 78,68 kJ/mol
3. Um calorímetro, em volume constante, mostrou que a perda de calor que acompanha a combustão de 1,0 mol de moléculas de glicose na reação: C6H12O6(s) + 6O2(g) 6CO2(g) + 6CO2(g) é 2.559 Kj em 298 K. Determine a variação de entalpia da reação.
Resposta: - 2544 kJ
4. Calcule a variação de entalpia padrão da reação de aluminotermia para a obtenção de ferro metálico a 298 K. 
Fe2O3(s) + Al(s) Fe(s) + Al2O3(s)
Conhecendo as entalpias padrões de formação dos óxidos a 298 K
∆Hof (Fe2O3) = -824,2 kJ/mol
∆Hof (Al2O3) = -1675,7 kJ/mol
Resposta: - 851,5 kJ
5. Um gás ideal, a 300K e 100KPa, está contido em um cilindro munido de um pistão móvel, sem atrito e com massa desprezível. Calcule o trabalho necessário para comprimir este gás do volume de 1,0 L até a metade, mantendo-se a temperatura constante, tal que a pressão externa seja, a todo instante, apenas “ligeiramente” maior que a pressão do gás.
Resposta: w = + 69,3J
6. Uma amostra de alumínio, de massa igual a 1,25 Kg, é resfriada, a pressão constante, de 300 K para 260 K. Calcule a energia que deve ser removida como calor e a variação de entropia da amostra. A capacidade calorífica molar do alumínio é 24,35 J/K mol.
Resposta: q ~ - 45,0 kJ e ∆S ~ - 161,32 J/K
7. Quando 2,0 mols de H2 e 1,0 mol de O2, a 100ºC e 1 atm de pressão, reagem para produzir 2,0 mols de vapor de água, um total de 484,5 kJ saõ liberados. Determine a variação de entalpia e a variação da energia interna para a formação de 1 mol de H2O(g).
Resposta: ∆H ~ - 242,3 kJ/mol e ∆U ~ - 239,2 kJ/mol
Faculdade de Engenharia de João Monlevade - FAENGE