Trabalho I Físico química I

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I Trabalho de Físico-química I – 5º Período de Engenharia Química 
 
 
Nomes:__________________________________________Nota:__________ 
 
Instruções 
 
O trabalho deve ser feito em dupla acarretando zero para o grupo que exceder o 
número de participantes. 
Todas as questões devem ter seus respectivos cálculos apresentados. Caso contrário 
a questão será considerada errada. 
O trabalho pode ser feito a lápis, porém os resultados devem ser expressos a caneta. 
Resultados sem a unidade correta serão considerados incorretos. 
O trabalho deve ser entregue no dia 27/03/2018 (terça-feira) sem possibilidade de 
prorrogação. 
 
1) Uma amostra de ar é coletada sobre água a 20°C. No equilíbrio a pressão 
total do ar úmido é 1 atm. A pressão de vapor da água no equilíbrio, a 20°C, é 
17,54 torr; a composição do ar seco é 78 mol % de N2, 21 mol % de O2, e 1 mol 
% de Ar. 
 
a) (0,2 ponto) Calcule as pressões parciais de nitrogênio, oxigênio e argônio na 
mistura úmida. 
b) (0,2 ponto) Calcule as frações molares de nitrogênio, oxigênio e argônio na 
mistura úmida. 
 
 
2) (0,2 ponto) Uma mistura de nitrogênio e vapor d'água é introduzida num 
frasco que contém um agente secante. Imediatamente após a introdução, a 
pressão no frasco é 760 torr. Depois de algumas horas, a pressão atinge o 
valor estacionário dc 745 torr. Calcule a composição, em percentagem molar, 
da mistura original. 
 
 
3) (0,4 ponto) Em uma empresa de descarte de cilindros de gás comprimido 
foram encontrados três cilindros iguais sem identificação em seu pátio. Os 
cilindros apenas apresentavam a tara, que era de 12 kg, e a pressão, que era 
de 2 MPa. Sabendo que a temperatura ambiente era de 25 oC e que o volume 
de cada cilindro era de 50 L, um funcionário da empresa pensou em pesar 
cada cilindro afim de identificar que gás continham. O cilindro A pesava 13,615 
kg, o cilindro B pesava 12,162 kg e o cilindro C pesava 12,082 kg. Com base 
nessas informações identifique o conteúdo de cada cilindro. 
 
 
4) A composição aproximada da atmosfera ao nível do mar é dada na tabela 
abaixo. 
 
 
 
 Desprezando os cinco últimos componentes, calcule: 
a) (0,4ponto) As pressões parciais dos outros gases nas altitudes de 50 e 100 
km. 
b) (0,4 ponto) A pressão total nas altitudes de 50 e 100 km. 
c) (0,4 ponto) A composição da atmosfera em percentagem molar a altitudes de 
50 e 100 km. (t = 25°C). 
 
 
5) (0,2 ponto) Um gás ideal em equilíbrio termodinâmico tem pressão de 
1,0×105 N/m2, volume de 2,0×10−3 m3 e temperatura de 300 K. O gás é 
aquecido lentamente a pressão constante até atingir um volume de 3,5×10−3 
m3, no qual permanece em equilíbrio termodinâmico. Calcule a temperatura do 
gás em seu estado final de equilíbrio. 
 
 
6) Um reator tem 4 m de altura, 2 m de largura e 3 m de comprimento. Durante 
o seu funcionamento necessita de 2,5 kg de gás oxigênio com um importante 
reagente. Sabendo que a metade do reator está tomada pela fase líquida 
reacional, responda: 
a) (0,2 ponto) Considerando que o ar tem concentração de gás oxigênio de 20 
%, seria possível utilizar o ar atmosférico para alimentar este reator? Justifique. 
(Considere as condições de 1 atm e 25º C) 
 
b) (0,2 ponto) Levando em conta as condições ambientais da letra “a”, qual 
seria a massa de gás nitrogênio no reator. (Considere a concentração de gás 
nitrogênio no ar atmosférico igual a 70 %) 
 
 
7) O sistema de refrigeração operado pelo ciclo de absorção foi a primeira 
forma de produção de gelo. Com o advento da energia elétrica este ciclo foi 
substituído pelo ciclo de compressão, por este apresentar maior rendimento. 
Porém, os refrigeradores operados por compressão utilizam gases com 
clorofluorcarbonetos (CFCs), que são prejudiciais à camada de ozônio. O 
interesse atual pelos equipamentos é utilizar refrigerantes que não prejudicam 
a camada de ozônio. Considere um estudo acerca das propriedades físicas de 
um gás a ser usado como refrigerante em uma unidade de ar-condicionado. 
 
Os parâmetros de Van der Waals para o gás em questão são: a = 16,2 L2 
.atm.mol-2 e b = 8,4 x 10-2 L.mol-1 
 
a) (0,2 ponto) Estime a pressão, considerando como um gás real, quando 1,50 
mols foram confinados em 5,00 L na temperatura de 0oC. 
 
b) (0,2 ponto) Calcule a porcentagem do desvio entre a pressão do gás ideal e 
do gás real. 
 
 
8) Considere uma solução coloidal, M = 150 kg/mol, num campo gravitacional a 
300 K. Se a concentração do coloide é 0,00080 mol/L no topo da solução e 
0,0010 mol/L no fundo. 
 
a) (0,2 ponto) Qual a profundidade da solução? 
 
b) (0,2 ponto) Calcule a concentração média do coloide nos 0,10 m mais baixos 
da solução. 
 
 
9) (0,2 ponto) Para o composto UF6, calcular a razão entre as velocidades de 
difusão das moléculas de 235UF6 e 
238UF6, a temperatura e pressão constantes. 
(Massas isotópicas: 235U= 235,044 g/mol; 238U= 238,051 g/mol; massa atômica: 
F = 18,9984 g/mol). 
 
 
10) (0,2 ponto) A amônia, NH3, é produzida comercialmente reagindo-se N2 
com H2. Quantos litros de NH3 podem ser produzidos de 4,62 L de H2 se os 
dois gases são medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão?