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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE FÍSICO-QUÍMICA PROFESSORA: REGIANE C.M.U. ARAÚJO LISTA DE EXERCÍCIOS N o 1 1. Suponha um gás que se expande 500 mL contra uma pressão de 1,20 atm. Qual é o trabalho realizado por este gás, em joules? O que significa o sinal negativo no trabalho? (Resp. W = - 60,8 J ) 2. A água expande-se quando congela. Quanto trabalho realiza uma amostra de 100 g de água quando congela a 0 o C e estoura um cano de água quando a pressão externa é igual a 1,070 atm ? As densidades da água e gelo a 0 o C são 1,00 g cm -3 e 0,92 g cm -3 , respectivamente. (Resp. W = - 0,9 J ) 3. Suponha que 1,00 mol de um gás ideal a 292 K e 3,00 atm expande-se de 8,00 L a 20,00 L e uma pressão final de 1,20 atm por dois caminhos diferentes: (a) O caminho A é uma expansão reversível isotérmica e (b) O caminho B têm duas partes: no passo 1, o gás é resfriado a volume constante até sua pressão atingir 1,20 atm; no passo 2, o gás é aquecido e expandido contra uma pressão constante de 1,20 atm até o volume chegar a 20,00 L. Determine, para cada caminho, o trabalho realizado, o calor transferido e a variação de energia interna do gás. (Resp. (a) W = - 2,2 J; U=0 J e q = 2,2 J e (b) W = - 1,5 J; U=0 J e q = 1,5 J ) 4. Suponha que 2,00 mols de CO2, tratado como um gás ideal, a 2,00 atm e 300 K seja comprimido isotérmica e reversivelmente até a metade de seu volume original antes de ser usado para produzir água com gás. Calcule W, q e U em kJ. (Resp. W = 3,46 kJ; q = -3,46 kJ e U=0 kJ ) 5. Suponha que 1,00 kJ de energia seja transferida como calor ao oxigênio em um cilindro equipado com pistão, a pressão externa é 2,00 atm. O oxigênio se expande de 1,00 L a 3,00 L contra uma pressão constante. Calcule W e U, em kJ, para o processo todo. (Resp. W = - 0,405 kJ e U= 0,59 kJ ) 6. Uma amostra de 1,00 mol de Ar se expande isotermicamente, a 0 oC, de 22,4 L até 44,8 L. (a) reversivelmente; (b) contra uma pressão externa constante igual à pressão final do gás e (c) livremente contra uma pressão externa nula. Em cada processo, calcular q, W e U, em kJ. (Resp. (a) U=0 kJ, q = 1,57 kJ e W = - 1,57 kJ; (b) U=0 J, q = 1,13 kJ e W = - 1,13 kJ e (c) Todos os parâmetros são iguais a zero) 7. Uma amostra de 4,50 g de metano gasoso ocupa o volume de 12,7 L a 310 K. (a) Calcular o trabalho, em joule, feito quando o gás se expande isotermicamente contra uma pressão externa constante de 200 torr até seu volume aumentar de 3,3 L. (b) Calcular o trabalho realizado, em joule, se a mesma expansão fosse feita reversivelmente. (Resp. (a) W = - 88,0 J; (b)W= – 167,0 J )
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