2ª LISTA DE EXERCICIO FQ II

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FÍSICO-QUÍMICA II 
Prof. Ronaldo Costa 
 
2ª LISTA DE EXERCICIO 2016.1 
 
1a Questão: Avaliando graficamente a variação da energia de Gibbs com a 
temperatura justifique 
a) a estabilidade de um estado físico da matéria na temperatura TA, TB e 
TC; 
b) Termodinamicamente o que representa as temperaturas de fusão e 
ebulição. 
 
 
2a Questão: Calcule a variação da energia de Gibbs molar quando a 
pressão é eleva isotermicamente, a 25o C, de 1bar para 2,0 bar: 
 
 
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a) da água líquida , tratada como fluido incompressível; 
b) do vapor de água, com o comportamento de gás perfeito. 
 
Obs: 
1 Pa.m3 = 1 J 
1 bar = 105 Pa 
Volume molar da H2O = 18,1.10
-6 m3/mol (25 oC) 
 
 
3a Questão: Calcule G para uma expansão isotérmica (300K) de 5000 Kpa 
para 200 KPa o O2(g): 
a) considerando-o um gás ideal; 
b) considerando-o um gás real, utilizando como primeira aproximação, o 
fator de compressibilidade de um gás de van der Waals: 
(PVm/RT) = 1 + (b – a/RT).p/RT 
Obs: 
Composto a (m6.Pa.mol-2) b (m3.mol-1) 
O2 0,138 31,8 . 10
-6 
 
 
4a Questão: A energia de Gibbs molar padrão convencional do amoníaco, 
a 25oC, é -16,5 KJ/mol. Calcule o valor da energia de Gibbs molar a 0,5, 2, 
10 e 100 atm. 
 
5a Questão: O aquecimento global é uma consequência das alterações 
climáticas ocorridas no planeta. No século XX foi o mais quente dos 
últimos cinco, com aumento de temperatura média entre 0,3°C e 0,6°C 
tem provocado derretimento das geleiras. 
 
Geleira é uma grande e espessa massa de gelo formada em camadas 
sucessivas de neve compactada e recristalizada, de várias épocas, em 
regiões onde a acumulação de neve é superior ao degelo. 
 
 
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Na temperatura de 0o C, nas geleiras, há um equilíbrio desta massa de 
gelo com água liquida formada. Em razão da gravidade, ocorre pequenos 
deslocamentos relevo abaixo provocando em alguns pontos uma elevação 
da pressão do sistema de 1,0 bar para 2,0 bar: 
a) Calcule o efeito desta variação de pressão sobre o potencial químico do 
gelo e sobre o potencial químico da água 
 
b) Baseado nos cálculos acima, qual o fenômeno físico esperado nas 
geleiras quando ocorrem estas variações de pressão? 
Obs: 
 Densidade (g.cm-3) 
Gelo 0,917 
Água 0,999 
 
 
6a Questão: Usando a equação de van der Waals, deduza a expressão da 
fugacidade de um gás de van der Waals. 
 
7a Questão: Calcule a fugacidade de 100 atm do gás argônio a 600K, 
admitindo que a sua compressibilidade é representada adequadamente 
pela equação virial truncada Z = 1 + bP/RT. 
 
Obs: 
B para o argônio a 600K é 0,012L/mol. 
 
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8a Questão: Considere dois gases puros A e B cada um a 25o C e 1 atm de 
pressão. Calcule a energia de Gibbs relativa aos gases não misturados de: 
a) uma mistura de 10 mol de A e 10 mol de B; 
b) uma mistura de 10 mol de A e 20 mol de B; 
c) Calcule a variação da energia de Gibbs no caso de 10 mol de B serem 
adicionados à mistura de 10 mol de A com 10 mol de B. 
 
9a Questão: Quatro mol de nitrogênio, n mol de hidrogênio e (8-n) mol de 
oxigênio são misturados a T = 300k e p = 1 atm: 
a) Escreva a expressão para Gmist./mol da mistura; 
b) Calcule o valor de n para o qual Gmist./mol possui um mínimo; 
c) Calcule o valor mínimo de Gmist./mol da mistura. 
 
10a Questão: Para uma mistura de gases (3 mol de hidrogênio com 1 mol 
de nitrogênio) com comportamento ideal: 
a) Calcule a entropia do processo de mistura a 25o C; 
b) Calcule a energia de Gibbs do processo de mistura a 25o C; 
c) Calcule a 25o C a energia livre em função de y quando se misturam (1-y) 
mol de nitrogênio, 3(1-y) mol de hidrogênio e 2y mol de amônia. Faça um 
gráfico com os valores obtidos de y=0 a y=1 tomando valores distanciados 
de 0,2. 
 
11a Questão: Demonstre matematicamente que não há efeito do calor 
associado com o processo de mistura de gases ideais 
 
12a Questão: Assuma que 0,8 mol de óxido de férrico reagem com 1,20 
mol de carbono. Qual a quantidade de cada substância quando a reação 
termina? 
Fe2O3 + 3 C  2 Fe + 3 CO 
 Fe2O3 C Fe CO 
i 
ni
o 
i
o = (ni
o)/(- i) 
o = 
ni = (- i)( i
o -) 
ni(final) = (- i)( i
o -) 
 
 
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RESPOSTAS 
 
1a Questão: 
a) 
TA S  L  G estado sólido – menor potencial mais estável 
TB L  S  G estado líquido – menor potencial mais estável 
TC G  L  S estado gasoso – menor potencial mais estável 
 
b) 
Tfusão - S = L 
Tebulição - G = L 
 
 
2a Questão: 
a) G = 1,81 J/mol 
b) G = 1,7 KJ/mol 
 
3a Questão: 
a) G = -8,03 KJ/mol 
b) G = -7,91 KJ/mol 
 
4a Questão: 
P (atm)  (KJ/mol) 
0,5 -18,2 
2,0 -14,8 
10 -10,79 
100 -5,09 
 
 
5a Questão: 
a) 
 gelo = 1,96 J/mol 
 água = 1,8 J/mol 
 
b) Como gelo  água ocorre a fusão 
 
6a Questão: 
Ln f = Ln P + [(b – a/RT)] P/RT 
 
7a Questão: 
Ln ø = 0,024 
ø = 1,024 
f = ø.P = 102 atm 
 
 
 
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8a Questão: 
a) 
Gmistura = -34,3 KJ/mol 
 
b) 
Gmistura = -47,6 KJ/mol 
 
c) 
Gmistura = -13,3 KJ/mol 
 
 
9a Questão: 
a) 
Gmistura = 12 RT[(1/3)ln(1/3) + (n/12)ln(n/12) + ((8-n)/12)ln(8-n)/12)] 
 
b) 
Mínimo: XH2 = XN2 = XO2 = 1/3 , logo n= 4 
 
c) 
Gmistura = -32,9 KJ/mol 
 
 
10a Questão: 
a) 
Smistura = 18 J/k.mol 
 
b) 
Gmistura = -5,6 KJ/mol 
 
 
11a Questão: 
Hmistura = 0 KJ/mol 
 
V = 0 L 
 
12a Questão: 
 Fe2O3 C Fe CO 
i -1 -3 2 3 
ni
o 0,8 1,2 0 0 
i
o = (ni
o)/(- i) 0,8 0,4 0 0 
o = 0,4 
Reagente 
limitante 
 
ni = (- i)( i
o -) 1(0,8 - ) 3(0,4 - ) -2( - ) -3( - ) 
ni(final) = (- i)( i
o -) 0,4 0 0,8 1,2