Lista_3_-_Termoquimica_I_respostas

Prévia do material em texto

30017 – Físico-química I – 2014/B 
Lista de Exercícios 3 – Termoquímica I (respostas) 
 
1. Um objeto pode possuir energia em virtude de seu movimento ou posição. A energia cinética 
depende da massa do objeto e de sua velocidade. A energia potencial depende da posição do objeto 
em relação ao corpo com o qual ele interage. 
2. (a) O sistema é a parte bem definida do universo cujas alterações de energia estão sendo 
estudadas. (b) Um sistema fechado pode trocar calor, mas não massa, com sua vizinhança. 
3. (a) O sistema não é fechado, pois há troca de massa com a vizinhança. Isto é, a solução flui para 
dentro e para fora do recipiente. (b) Ele pode ser fechado bloqueando o fluxo de entrada e saída, 
mas mantendo o recipiente cheio de solução. 
4. (a) Trabalho é uma força aplicada sobre uma distância. (b) A quantidade de trabalho executado é 
a ordem de grandeza da força vezes a distância sobre a qual ela é aplicada. w F d= × . 
5. (a) Gravidade; o trabalho é realizado uma vez que a força da gravidade é oposta e o lápis é 
levantado. (b) Força mecânica; o trabalho é realizado uma vez que a força da mola comprimida é 
oposta quando a mola é comprimida por certa distância. 
6. (a) Em qualquer alteração física ou química, a energia não pode ser criada nem destruída; a 
energia é conservada. (b) A energia interna de um sistema é a soma de todas as energias cinética e 
potencial dos componentes do sistema. (c) A energia interna aumenta quando o trabalho é realizado 
no sistema e quando o calor é transferido ao sistema. 
7. (a) sis viz sis; U U U q w∆ = −∆ ∆ = + . (b) Ao aplicar a primeira lei da termodinâmica, precisamos 
apenas medir a mudança na energia interna, e não os valores absolutos de U. Isto porque realizar 
trabalho ou transferir calor envolve mudanças na energia, não em valores absolutos. Isto é 
conveniente, uma vez que é quase impossível medir a energia interna de um sistema poruqe ele 
possui muitos componentes. (c) As quantidades de q e w são negativas quando o sistema perde calor 
para a vizinhança, ou quando realiza trabalho na vizinhança. 
8. (a) 152 kJU∆ = − , exotérmico; (b) 0,75 kJU∆ = + , endotérmico. 
9. (a) Para um processo endotérmico, o sinal de q é positivo; o sistema ganha calor. Isto é verdade 
apenas para o sistema (iii). (b) Para que ΔU seja menor que 0, deve haver uma transferência líquida 
de calor ou trabalho do sistema para a vizinhança. A magnitude da quantidade que deixa o sistema é 
maior que a magnitude da quantidade que entra no sistema. No sistema (i), a magnitude do calor 
que deixa o sistema é menor que a magnitude do trabalho realizado no sistema. No sistema (iii), a 
magnitude do trabalho realizado pelo sistema é maior que a magnitude do calor que entra no 
sistema. Assim, ΔU < 0 apenas para o sistema (iii). (c) Para que ΔU seja maior que 0, deve haver 
uma transferência líquida de trabalho ou calor para o sistema da vizinhança. No sistema (i), a 
magnitude do trabalho realizado no sistema é maior que a magnitude do calor que deixa o sistema. 
No sistema (ii), trabalho é realizado no sistema sem alterações de calor. Assim, ΔU > 0 para os 
sistemas (i) e (ii). 
10. (a) Como pouco ou nenhum trabalho é realizado pelo sistema no caso (2), o gás absorverá a 
maior parte da energia como calor; o gás no caso (2) terá a temperatura mais alta. (b) No caso (2) q 
≈ 100 J e w ≈ 0. No caso (1), uma quantidade significativa de energia será usada para realizar 
trabalho na vizinhança (-w), mas parte será absorvida como calor (+q). (c) ΔU é maior para o caso 
(2) porque todos 100 J aumentam a energia interna do sistema, em vez de uma parte da energia 
realizar trabalho na vizinhança. 
11. (a) Uma função de estado é a propriedade que depende apenas do estado físico (pressão, 
temperatura, etc.) do sistema, e não do caminho usado para chegar ao estado atual. (b) Energia 
interna é uma função de estado; trabalho não é uma função de estado. (c) Temperatura é uma função 
de estado; não importando quão quente ou fria a amostra estava, a temperatura depende unicamente 
de sua condição presente. 
12. Somente sob condições de pressão constante o ΔH para o processo é igual ao calor transferido 
durante o processo. 
13. ( 1150 480) J 1630 JU q w∆ = + = − − = − . 
14. (a) 1995 Jw = − ; (b) 2660 Jw = − ; (c) 3201 Jw = − ; (d) 4013 Jw = − . 
15. Para todos os casos, 0H U∆ = ∆ = , já que se trata de um processo isotérmico. (a) 1,57 kJw = − , 
1,57 kJq = ; (b) 1,13 kJw = − , 1,13 kJq = ; (c) 0w q= = . 
16. (a) 88 Jw = − , (b) 166 Jw = − 
17. (200 4,184) J 400 J 437 JU q w∆ = + = × − = . 
18. (320 150) J 470 JU q w∆ = + = + = . 
19. U q w q U w∆ = + ⇒ = ∆ − ; 
(55 100) kJ 45 kJq = − = − .