Lista Físico Quimica - Primeira Lei da Termodinamica

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CTD133 – FÍSICO-QUÍMICA 
3a LISTA DE EXERCÍCIOS - 1° período de 2018/Prof. Henrique 
1) Explique como a energia interna de um gás varia em: a) com a 
temperatura em um processo a V constante; ou b) com o volume em um 
processo a T constante. 
R: Obtenha as expressões matemáticas e explique as relações de proporcionalidade. 
2) Porque Cp é maior que Cv para um gás ideal em um processo que há 
variação de volume, e para as fases condensadas, os seus valores são 
aproximadamente iguais? 
3) A p constante é possível provar que ΔH = ΔU + p.ΔV (i). No entanto, 
para algumas transformações físico-químicas, ΔH≈ΔU (ii). Explique as 
situações em que cada uma das relações (i e ii) deve ser utilizada. 
4) Uma amostra de etano de 7,24 g ocupa 4,65 L a 294 K. (a) Calcule o 
trabalho realizado quando o gás se expande isotermicamente contra uma 
pressão externa constante de 0,500 atm até seu volume atingir 6,87 L. (b) 
Calcule o trabalho realizado se essa mesma expansão ocorrer reversivelmente. 
R: a) -112 J; b) – 230 J; 
5) Calcule o trabalho realizado por uma reação representada pela equação 
química abaixo, quando 1 mol de hidrogênio é coletado a 273 K e 1 atm. Obs: 
despreze variações de volume que não sejam a variação no volume do gás. 
Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g) 
R: -2,27x10
3
 J. 
6) Diferencie um processo isotérmico de um processo adiabático, utilizando 
como exemplo uma expansão reversível (com um mesmo ΔV=Vf-Vi) para 
um gás perfeito e obtenha as expressões para o trabalho de expansão em 
cada um dos casos (isotérmico e adiabático). 
R: Isotérmico: wexp.=-nRTln Vf/Vi; Adiabático: wexp.=Cv.dT 
7) Derive uma expressão para o trabalho de expansão para um processo 
isotérmico e reversível de um gás de van der Waals. 
R: -RT.ln{(Vf-b)/(Vi-b)} - a.[(1/Vf) - [(1/Vi)] 
8) Calcule o trabalho efetuado quando 50 g de ferro reagem 
completamente com ácido clorídrico produzindo hidrogênio gasoso (a) num 
vaso totalmente fechado, considerando que não variação de volume no 
processo; (b) num béquer aberto, a 25 ºC; (c) como a temperatura pode se 
manter constante neste último caso (letra b)? Obs: Considere a formação de 
cloreto ferroso e comportamento perfeito para o gás gerado. 
R: a) 0; b) W=-2,2 kJ; c) utilizar a primeira lei da Termodinâmica para explicar como a 
temperatura poderia se manter constante. 
9) Suponha que 1,0 mol de moléculas de um gás perfeito, em 292 K e 3,0 
atm, sofra uma expansão de 8,0 L a 20,0 L e atinja a pressão final de 1,20 atm 
por dois caminhos diferentes. (a) O caminho A é uma expansão isotérmica 
reversível; (b) O caminho B tem duas partes. Na etapa 1, o gás é esfriado em 
volume constante até que a pressão atinja 1,20 atm. Na etapa 2, ele é 
aquecido e se expande, contra uma pressão constante igual a 1,20 atm até que 
o volume atinja 20,0 L e T=292 K. Determine o trabalho realizado, o calor 
transferido e a variação da energia interna para os dois caminhos. 
R: a) q=+2,22 kJ e wexp.=-2,22 kJ, ΔU=?; b) q=+1,5 kJ e wexp.=-+1,5 kJ, ΔU=?. 
10) Calcule o calor padrão da reação ilustrada abaixo: 
Fe2O3(s) + H2(g) → Fe(s) + H2O(l) 
Dados: ΔfH° (H2O,l)=-285,830 kJ/mol; ΔfH° (Fe2O3,s)=-824,2 kJ/mol 
R:-33,3kJ/mol 
11) A entalpia de combustão do C(s) em CO2(g) é -393,5 kJ por mol de C(s), 
e a entalpia de combustão de CO(g) em CO2(g) é -283,0 kJ por mol de CO(g). 
Utilizando-se esses dados, calcule a entalpia molar de combustão de C(s) em 
CO(g). 
(1) C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -393,5 kJ 
(2) CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) ΔH = -283,0 kJ 
(3) C(s) + ½ O2(g) → CO(g) ΔH = ? 
R: -110,5 kJ.mol
-1
. 
12) Calcule a entalpia-padrão da reação: 2HN3(l) + 2NO(g) → H2O2(l) + 
4N2(g) 
Dados: ΔfH
o (H2O2,l)=-187,78 kJmol
-1 
 ΔfH
o (HN3,l)=264,0 kJmol
-1 
 ΔfH
o (NO,g)=90,25 kJmol-1 
R: -896,3 kJ.mol
-1
.