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02 - Exercícios Termodinâmica - Resolução

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02 - Exercícios Termodinâmica - Resolução

PAG Química – Termodinâmica 
1. Escolha o termo melhor associado com cada exemplo, símbolo ou relação: 
(A) endotérmico (1) ΔS 
(B) calor de formação (2) ΔH < 0 
(C) estado padrão (3) ΔH para C (grafite) + 2 H2 (g) → CH4 (g) 
(D) exotérmico (4) ΔG > 0 
(E) entalpia (5) ΔH > 0 
(F) calor de combustão (6) H2O (l), 25ºC e 1 atm 
 (7) ΔG 
 (8) H 
 (9) ΔH para C (grafite) + 4 H (g) → CH4 (g) 
 (10) ΔH para 2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (l) 
 
PAG Química – Termodinâmica 
2. Diga se cada uma das reações a seguir, se realizada de maneira isotérmica, 
pode exercer trabalho de expansão sobre as vizinhanças. Justifique. 
a) CH4 (g) + 2 O2 (g) ⎯→ CO2 (g) + 2 H2O (g) 
b) CaCO3 (s)⎯→CaO (s) + CO2 (g) 
c) 2 CO (g) + O2 (g) ⎯→ 2 CO2 (g) 
d) 2 N2O (g)⎯→ 2 N2 (g) + O2 (g) 
 
2
PAG Química – Termodinâmica 
3. Escreva as equações termoquímica para a fusão e a vaporização de um mol 
de água. A partir destes dados, proponha uma expressão que permita calcular a 
variação de entalpia para a sublimação de um mol de água sólida. 
 
PAG Química – Termodinâmica 
4. a) na sua opinião o inferno é endotérmico ou exotérmico? Justifique. 
b) o calor é característica de um sistema ou de um processo? Justifique. 
c) por que é mais comum falar-se em variação de entalpia (ΔH) de um processo 
do que em variação de energia (ΔU)? 
d) por que o calor de formação de um elemento no seu estado padrão é zero? 
 
PAG Química – Termodinâmica 
Resposta da internet: Primeiramente, postulamos que se almas existem então elas 
devem ter alguma massa. Se elas tem, então um mol de almas também tem massa. 
Então, a que taxa as almas estão se movendo para fora e a que taxa elas estão se 
movendo para dentro do inferno? Eu acho que podemos assumir seguramente que 
uma vez que uma alma entra no inferno ela nunca mais sai. Por isso, não há almas 
saindo. Para as almas que entram no inferno, vamos dar uma olhada nas diferentes 
religiões que existem no mundo hoje em dia. Algumas dessas religiões pregam que se 
você não pertencer a ela, você vai para o inferno. Como há mais de uma religião 
desse tipo e as pessoas não possuem duas religiões, podemos projetar que todas as 
pessoas e almas vão para o inferno. Com as taxas de natalidade e mortalidade do 
jeito que estão, podemos esperar um crescimento exponencial das almas no inferno. 
Agora vamos olhar a taxa de mudança de volume no inferno. A Lei de Boyle diz que 
para a temperatura e a pressão no inferno serem as mesmas, a relação entre a 
massa das almas e o volume do inferno deve ser constante. Existem então duas 
opções: 
1) Se o inferno se expandir numa taxa menor do que a taxa com que as almas 
entram, então a temperatura e a pressão no inferno vão aumentar até ele explodir. 
2) Se o inferno estiver se expandindo numa taxa maior do que a entrada de almas, 
então a temperatura e a pressão irão baixar ate que o inferno se congele. 
Então, qual das duas? Se nós aceitarmos o que a maior gata da UFRGS me disse no 
primeiro ano: "haverá uma noite fria no inferno antes de eu me deitar contigo” e 
levando-se em conta que ainda NÃO obtive sucesso na tentativa de ter relações com 
ela, então a opção 2 não é verdadeira. Por isso, o inferno é exotérmico. 
PAG Química – Termodinâmica 
5. Um mol de CaCO3 foi aquecido a 700o C até sua decomposição. A operação foi 
realizada em um cilindro fechado por um pistão, sempre contra a pressão atmosférica. 
Qual o trabalho (em J) realizado pela reação CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)? 
 
 
 
 
 
 
 
PAG Química – Termodinâmica 
6. Um mol de um gás ideal com Cp = 5 cal/molK e Cv = 3 cal/molK, 
inicialmente nas CNTP, sofre uma transformação reversível em que seu 
volume é duplicado. A natureza do processo não é especificada, porém sabe-
se que ΔH = 500 cal e q = 400 cal. 
a) calcule a temperatura e a pressão finais, assim como ΔU e w do processo 
b) se o gás fosse levado às mesmas condições finais por um processo 
constando de uma transformação isométrica e uma isotérmica, ambas 
reversíveis, quais seriam os valores de ΔH, e ΔU para o processo total, neste 
caso? 
 
PAG Química – Termodinâmica 
PAG Química – Termodinâmica 
7. Uma certa massa de CO2 , num estado caracterizado pela temperatura T1, 
pressão P1 e volume V1, sofre um processo I que leva o gás ao estado T2, P2, 
V2. A seguir, o gás sofre um outro processo (II), que o traz de volta ao seu 
estado inicial. A respeito dos processos I e II, justifique se as informações 
abaixo são falsas ou verdadeiras: 
a) o calor trocado no processo I é necessariamente igual ao trocado no 
processo II. 
b) o calor trocado no processo global (I + II) é nulo. 
c) o trabalho trocado no processo I é necessariamente igual ao trocado no 
processo II. 
d) o trabalho trocado no processo global (I + II) é nulo. 
e) a energia interna do gás após o processo global (I + II) não sofre variação. 
 
UU
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8. Acetileno (C2H2) é usado como combustível no maçarico de oxi-acetileno, para 
soldar. A reação é: C2H2 (g) + 2,5 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O (g) 
a) sem fazer cálculos, preveja se a reação é exotérmica ou endotérmica 
b) calcule a entalpia da reação. 
Dados: ΔHof CO2 (g) = - 393,51 kJ/mol; ΔHof H2O (g) = - 241,82 kJ/mol; ΔHof C2H2 (g) 
= 226,73 kJ/mol 
PAG Química – Termodinâmica 
9. Quando uma amostra de 1 mol de octano, um dos componentes da 
gasolina, é queimado com excesso de oxigênio em uma bomba calorimétrica 
a 25o C, a temperatura aumenta para 81,22o C. 
C8H18 (l) + 25/2 O2 (g) à 8 CO2 (g) + 9 H2O (l) 
 
a) qual o valor de ΔUo e de ΔHo molares de combustão do C8H18? 
b) quantos mols de octano são necessários queimar para aquecer uma xícara 
(250 g) de água de 25o C para 99o C, a pressão constante? 
Dados: c (H2O, l) = 4,18 J.g-1.K-1. A capacidade calorífica total da bomba 
calorimétrica é 97,1 kJ/K. 
PAG Química – Termodinâmica 
1,41 
5466370 J 
ou ΔH = ΔU + ΔngRT -5466,4 kJ/mol 
12,5 
U U 
9 
U 
2
PAG Química – Termodinâmica 
10. A equação termoquímica para a combustão do propano é: 
 
C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ΔHocomb = - 2221,6 kJ/mol 
 
Calcule: 
a) o calor necessário para aquecer 250 mL de água de 20o C para 100o C (c = 
4,18 J/g, d = 1 g/mL). 
b) o calor necessário para vaporizar os mesmos 250 mL de água líquida a vapor, 
na temperatura de 100o C e pressão constante de 1 atm (ΔHof H2O (l) = - 286 kJ/
mol, ΔHof H2O (v) = - 242 kJ/mol). 
c) o calor total requerido para aquecer e vaporizar os 250 mL de água. 
d) a massa de gás propano que deve ser queimada para promover o 
aquecimento e a vaporização, de acordo com o item c. 
e) a variação de energia interna (ΔUo) da combustão do propano, molar e para a 
massa calculada em no item d. 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
ΔU 
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11. A equação termoquímica para a combustão do butano é: 
 
C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) ΔHocomb = - 2879,5 kJ/
mol 
 
Calcule: 
a) o calor necessário para aquecer 250 mL de água de 20o C para 100o C (c = 
4,18 J/g, d = 1 g/mL). 
b) o calor necessário para vaporizar os mesmos 250 mL de água líquida a vapor, 
na temperatura de 100o C e pressão constante de 1 atm (ΔHof H2O (l) = - 286 kJ/
mol, Δ Hof H2O (v) = - 242 kJ/mol). 
c) o calor total requerido para aquecer e vaporizar os 250 mL de água. 
d) a massa de gás propano que deve ser queimada para promover o aquecimento 
e a vaporização, de acordo com o item c. 
e) a variação de energia interna (ΔUo) da combustão do butano, molar e para a 
massa calculada em no item