Lista 2 Primeira lei casa

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Lista de exercícios 2 – Primeiro Princípio da Termodinâmica
QUESTÃO 1 - Ao se comprimir 1,0 mol de um gás ideal, 
, adiabaticamente, a temperatura é elevada de 20ºC para 50ºC. Calcule Q, W, ΔU, ΔH. R.: Q = 0; ΔU = W = 0,623kJ/mol; ΔH = 0,873kJ/mol.
QUESTÃO 2 - Seja o aquecimento de 500g de água de 25ºC para 50ºC, sob pressão constante de 1atm. Determine o trabalho e a variação de entalpia no processo. Dados para água: Cp,m = 75,30 J.K-1.mol-1; α = 2,07 x 10-4.K-1; ρ = 0,997g.cm-3. R.: W = 0,263J; ΔH = 52,29kJ.
QUESTÃO 3 - O pneu de um automóvel contém ar com uma pressão total de 320kPa na temperatura de 20ºC. Removendo-se a válvula, deixa-se o ar expandir adiabaticamente contra uma pressão externa constante de 100kPa até que as pressões dentro e fora do pneu se igualem. O ar pode ser considerado um gás ideal com capacidade calorífica CV,m = 2,5R. Calcule a temperatura final do gás no pneu e a variação de entalpia por mol de ar no pneu. R.: T = 235,5K, ΔH = - 1,66kJ/mol.
QUESTÃO 4 - Uma amostra de 2,0mols de um gás ideal, com CV,m = 1,5R, inicialmente a 1,0atm e 300K é aquecida, reversivelmente, até 400K a volume constante. Calcule a pfinal, Q, W, ΔU, ΔH. R.: pfinal = 1,33atm; Q = ΔU = 2,49kJ; W = 0, ΔH = 4,16kJ.
QUESTÃO 5 - Seja uma expansão do CO2(g) sob pressão constante de 1,0atm: (25ºC, 10L)  (125ºC, 50L). Considere 1mol de CO2. Dados para o CO2(g): 
. Determine: a) o trabalho produzido pelo gás, a variação de energia da transformação e o calor envolvido. R.: W= 4,0kJ; ΔU = 3,33kJ, Q=7,37kJ.
QUESTÃO 6 - Quando 1,0mol de Sn(s, cinza), de densidade igual a 5,75g/cm3, se transforma em Sn(s, branco), de densidade igual a 7,31g/cm3, sob pressão de 10,0bar e 298K de temperatura, o calor envolvido na transformação é de 2100J. Calcule a variação de energia interna na transformação. Dado: MSn = 118,71g/mol. R.:ΔU =2104J.
QUESTÃO 7 - Uma amostra de 1 mol de um gás ideal sofre uma expansão isotérmica, a 0°C, de 22,4dm3 até 44,8dm3. Calcule o trabalho envolvido em cada processo: a) expansão reversível; b) expansão contra uma pressão externa constante igual a pressão final do gás e c) expansão livre.
R.: a) W = 1,57kJ; b) W = 1,14kJ; c) W = 0.
QUESTÃO 8 - Uma amostra contendo 1,0 mol de um gás ideal monoatômico, CV,m = 1,5R, efetua o ciclo descrito na figura abaixo. Calcule as temperaturas em 1, 2 e 3. Calcule Q, W, ΔU, ΔH para cada etapa reversível do ciclo (1 → 2; 2 → 3; 3 → 1) e para o ciclo todo. R.: T1 = T3 = 273K, T2 = 546K, Etapa 1→2: ΔH =Q = 5,67kJ, W = -2,27kJ, ΔU = 3,40k;Etapa 2→3: Q = ΔU = - 3,40kJ, W = 0, ΔH = - 5,67kJ; Etapa 3→1: Q = -W =-1,57kJ, ΔU =0, ΔH =0; Ciclo: Q =- W = 0,7kJ, ΔU =0, ΔH =0.
QUESTÃO 9 - O que ocorre com a temperatura de um gás ideal nas seguintes transformações: a) expansão adiabática; b) expansão de Joule-Thomson c) O coeficiente de Joule-Thomson (μJT) para o hélio é igual a - 0,060K.bar-1, a 298K. O que ocorre com a temperatura do hélio, inicialmente a 25oC, ao ser submetido a uma expansão de Joule-Thomson? Justifique as respostas.
R.: a) diminui; b) permanece constante c)aumenta.
QUESTÃO 10 - Uma amostra de 3,0 mols de um gás perfeito, a 200 K e 2,00 atm, é comprimida reversível e adiabaticamente até sua temperatura atingir 250 K. A capacidade calorífica molar a volume constante é 27,5 J K-1 mol-1. Calcule q, w, ΔU e ΔH.
R.: a) W = 4,1kJ; Q =0, ΔU =4,1kJ, ΔH =5,4kJ.
QUESTÃO 11 - Um bloco de cobre ( massa = 1,0 kg), inicialmente a 250C, recebe 404,125 kJ de calor sob pressão constante de 1 atm. O volume do bloco varia de 1,5 % e sua temperatura final é de 3250C. Dados: densidade do Cu a 250C = 8,96 g.cm-3;	 PA Cu = 63,5. Calcule:
a-coeficiente de expansão térmica do cobre. b-capacidade calorífica molar do cobre à pressão constante. 	R.: ( = 5,07x 10-5K-1 Cp,m = 85,54 J.K-1.mol-1
QUESTÃO 12 - Um mol de um gás de van der Waals, a 27ºC, expande-se isotermicamente e reversivelmente de 10L até 30L. Calcule o trabalho envolvido. Dados:
, a = 5,49L2atm/mol2 e b = 0,064L/mol. R.: W = 27L.atm.
QUESTÃO 13 - Calcule ΔU e ΔH para cada uma das seguintes mudanças de estado de 2,5 mols de um gás ideal com CV,m = 1,5R: a) (1,5atm, 400K) ( (3,0atm, 600K); b) (2,5atm, 20,0L) ( (2,0atm, 30,0L); c) (28,5L, 400K) ( (42,0L, 400K). R.: a) ΔU = 6,35kJ e ΔH = 10,4kJ; b) ΔU = 1,53kJ e ΔH = 2,54kJ; c) ΔU = 0 e ΔH = 0.
QUESTÃO 14 - Dois mols de gás ideal diatômico sofre uma expansão adiabática reversível. Calcule W e (H para esta transformação sendo T1 = 270C, p1 = 1 atm e p2 = 0,5atm. W = -2,24kJ; ΔH = -3,14kJ.
QUESTÃO 15- A capacidade calorífica do óxido de chumbo sólido, PbO(s), é dada por: Cp = 44,35 + 1,67 x 10-3T. Calcule a variação de entalpia do PbO(s), se o mesmo for resfriado, sob pressão constante, de 500K para 300K. R.: ΔH = - 9,00kJ/mol.
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