2 Lista FQI 2016 2

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE QUÍMICA / DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA 
Prof. Lucia Raddi 
 
 
2ª Lista de Exercícios de Físico-Química I (2016/2) 
 
 
1) A 25ºC, a densidade da água é 0,9970 g/cm3 e o seu coeficiente de expansão térmica é 
α = 2,07x10-4 K-1. Qual será o trabalho realizado para aquecermos, isobaricamente, 200 g de água, de 
25ºC para 50ºC, contra pressão externa constante de 101 kPa? 
R: w = -0,10 J 
 
 
2) Uma amostra de 1 mol de gás ideal monoatômico efetua o ciclo abaixo, em que a etapa 3-1 é 
reversível: 
 
 
 
Calcular q, w, ∆U e ∆H para cada etapa do ciclo e para todo o ciclo. 
 
R: q1-2 = 5,7 kJ; w1-2 = - 2,3 kJ; ∆U1-2 = 3,4 kJ; ∆H1-2 = 5,7 kJ; w2-3 = 0; ∆U2-3 = q2-3 = - 3,4 kJ; 
∆H2-3 = - 5,7 kJ; ∆U3-1 = ∆H3-1 = 0; q3-1 = - 1,6 kJ; w = 1,6 kJ; ∆Uciclo = ∆Hciclo = 0; qciclo = - wciclo = 696 J 
 
 
3) Um mol de gás ideal monoatômico, inicialmente a 25ºC e 1 atm, realiza uma expansão em que o 
seu volume duplica. Para cada item a seguir, determine a temperatura final, o calor, o trabalho e a 
variação de energia interna, admitindo que a expansão seja: 
a) adiabática, contra uma pressão externa de 0,35 atm; 
b) adiabática e reversível. 
R: a) q = 0, Tf = 229 K, ∆U = w = -867 J; b) q = 0, Tf = 188 K; ∆U = w = -1376 J 
 
 
4) Um mol de gás ideal monoatômico sofre o seguinte processo reversível, em sequência: 
a) a partir de um estado inicial, a 70ºC e 1 bar, é comprimido adiabaticamente até 150ºC; 
b) o gás é resfriado isobaricamente de 150 até 70ºC; 
c) o gás expande-se isotermicamente até o estado inicial. 
Calcule w, q, ∆U e ∆H em cada um dos 3 processos e também no ciclo inteiro. 
R: a) w = 998 J; q = 0; ∆U = 998 J; ∆H = 1663 J; b) w = 665 J; q = - 1663 J; ∆U = - 998 J; 
∆H = - 1663 J; c) w = - 1495 J; q = 1495 J; ∆U = ∆H = 0; Ciclo: w = 168 J; q = - 168 J; ∆U = ∆H = 0 
 
 
5) Um mol de um gás de van der Waals, a 300 K, expande-se isotérmica e reversivelmente de 
20 dm3 para 60 dm3. Para o gás de van der Waals: 
 
 dU = n ���dT + (n2 a/V2) dV 
 
 Calcule w, q, ∆U e ∆H para esta transformação. 
 Dados: a = 0,556 m6 Pa mol-2; b = 0,064 dm3 mol-1 
 
Obs: 
 
� dxax�b 
 
1
 ln �
� � �� 
 
 
R: w = -2727 J; ∆U = 18,5 J; ∆H = 31,7 J; q = 2745 J 
 
 
6) Um mol de gás, submetido ao efeito Joule-Thomson, flui numa tubulação provida de 20 válvulas. 
O gás, inicialmente sob pressão de 50 atm e a 80ºC, tem a pressão reduzida de 5% (∆P/P = -0,05) 
entre uma válvula e outra. Sabendo-se que o coeficiente Joule-Thomson do gás é igual a 0,72 
K/atm, determinar: 
 a) a temperatura e a pressão do gás após a última válvula; 
 b) a variação de energia interna do gás no processo. 
 Usar o fator de compressibilidade para estimar o volume do gás (Tc = 45ºC, Pc = 28 atm) 
R: a) P = 17,9 atm; T = 330 K; b) ∆U = - 872 J 
 
 
7) A entalpia da reação: 
 
4 Al (s) + 3 O2 (g) � 2 Al2O3 (s) 
 
 vale – 3351 kJ, a 298 K. Estime seu valor a 1000ºC. 
 Valores de ��� (J mol-1 K-1): Al (24,35); O2 (29,36); Al2O3 (79,04) 
R: ∆H = - 3378 kJ 
 
 
8) A partir dos dados de ∆rUo, a 298 K e 1 bar, determine ∆rHo, a 298 K e 1 bar. Considere os gases 
como ideais. 
a) H2S (g) + 3/2 O2 (g) → H2O (l) + SO2 (g) ∆rUo = - 133,57 kcal 
b) TiO2 (s) + 2 Cl2 (g) → TiCl4 (l) + O2 (g) ∆rUo = 39,3 kcal 
c) C (s, grafita) + CO2 (g) → 2 CO (g) ∆rUo = 40,628 kcal 
 
R: a) ∆rHo = - 134,46 kcal; b) ∆rHo = 38,71 kcal; c) ∆rHo = 41,22 kcal 
 
 
9) A oxidação do SO2 ocorre em presença de ar atmosférico, a 450ºC. Determinar a quantidade de 
calor liberada na reação de oxidação, quando a conversão do óxido for igual a 93%. As entalpias 
padrões de formação, a 298 K, valem -297 kJ/mol (SO2) e -395 kJ/mol (SO3). As capacidades 
caloríficas têm a forma: Cp [J K-1 mol-1] = a + b T + c T2, cujos coeficientes estão na tabela a seguir: 
 
 
R: ∆H = -87,5 kJ