Lista de Exercícios I - Termodinamica

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Serviço Público Federal 
Universidade Federal do Pará 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS I 
 
Aluno: 
 
 
01- Calcule o trabalho envolvido quando um mol de um gás ideal é expandido reversivelmente de 20,0 dm3 
para 40,0 dm3 a uma temperatura constante de 300K. 
 
02- Uma amostra de 4,50 g de metano gasoso ocupa o volume de 12,7 L a 310 K. (a) Calcule o trabalho feito 
quando o gás se expande isotermicamente contra uma pressão externa constante de 30,0 kPa até o seu 
volume aumentar 3,3 L. (b) Calcule o trabalho se a mesma expansão for realizada isotérmica e 
reversivelmente. 
 
03- Considere um gás ideal que ocupa 2,50 dm3 a uma pressão de 3,00 bar. Se o gás for comprimido 
isotermicamente a uma pressão externa constante, Pext, para que o volume final seja de 0,500 dm3, 
calcule o menor valor que Pext pode ter. Calcule o trabalho envolvido usando este valor de Pext. 
04- São fornecidos 229 J de energia como calor, a pressão constante, a 3,00 mol de CO2(g), sua temperatura 
aumenta 2,06 K. Calcule as capacidades caloríficas a volume e pressão constantes do gás. 
05- Calcule o trabalho envolvido quando um mol de um gás ideal é comprimido reversivelmente de 1,00 bar 
a 5,00 bar a uma temperatura constante de 300K. 
06- Todos estão familiarizados com os princípios gerais de operação de um motor de combustão interna: a 
queima do combustível movimenta o pistão. Pode-se imaginar um motor que use outras reações além das 
reações de combustão; neste caso, precisamos saber quanto trabalho por ser realizado. Uma reação química 
ocorre em u m vaso de seção reta uniforme, de 100 cm2, provido de pistão. Em virtude d a reação, o pistão 
se desloca 10,0 cm contra a pressão externa de 100 kPa. Calcule o trabalho feito pelo sistema. Obs: 1 Pa.m3 
= 1 J; 1 m3 = 106 cm3? 
07- Uma amostra de 10,0 kg de água líquida é usada para resfriar um motor. Calcule o calor removido (em 
Joules) do motor quando a temperatura da água é aumentada de 293K para 373K. Tome Cp = 75,2 J.K-
1.mol-1 para H2O(l). 
08- Uma amostra d e soro, de massa igual a 25 g, é resfriada de 290 K para 275 K, a pressão constante, 
retirando-se 1,2 kJ de energia na forma de calor. Calcule q e ∆H, e estime a capacidade calorífica da 
amostra. 
09- O valor de ∆rH° a 25 °C e um bar é +290,8 KJ para a reação 
ZnO(s) + 2 S(s) → 2 ZnS(s) + O2(g) 
 Assumindo que 1kJ equivale a 1dm3.bar e o comportamento ideal do gás, calcule o valor de ∆rU° para 
esta reação. 
10- Três mols de um gás ideal, a 1 atm de pressão 20°C, são aquecidos a pressão constante, até a 
temperatura final de 80°C. Para o gás Cv=3/2R. Calcular W, ∆U, ∆H e q para o processo. 
 
11- Quando 3 mols de O2(g) são aquecidos a pressão constanrte de 3,25 atm, sua temperatura aumenta de -
13,15 °C para 11,85 °C. A capacidade calorifica molar do O2(g), a pressão constante é de 29,4 J.K-1.mol-1. 
Calcule W, ∆U, ∆H e q. 
 
EQUAÇÕES IMPORTANTES 
 
𝑤 = −𝑃𝑒𝑥𝑡∆𝑣 Função Trabaho, em um sistema de expansão. 
𝑤 = −𝑛𝑅𝑇𝑙𝑛 (
𝑉2
𝑉1
) 
Trabalho para um processo Reversível. 
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 Equação do gás Ideal 
𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑇 Determinar o calor 
𝐶 = 𝑚𝑐 Capacidade Calorífica 
𝐶𝑝 − 𝐶𝑣 = 𝑅 Quantidade de Calor necessária para variar a 
temperatura de n mols de uma substância. 
∆𝐻 = ∆𝑈 + 𝑝∆𝑉 Equção para a Entalpia 
∆𝑈 = 𝑞 + 𝑤 Variação de Energia Interna de um sistema 
 (1 lei da termodinâmica) 
∆𝐻 = 𝑛𝐶𝑝∆𝑇 Troca de Calor a Pressão Constante. 
∆𝑈 = 𝑛𝐶𝑣∆𝑇 
Variação de Energia Interna a Volume 
Constante. 
 
ALGUMAS RELAÇÕES ENTRE AS UNIDADES 
 
1 atm = 1,01325 bar 
1 L = 1 dm3 
1 dm3 = 106 cm3 
1 Pa.m3 = 1 J 
1 cal = 4,184 J 
1 kJ = 10 dm3.bar