Exercicios Fenomenos-1

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1ª LISTA DE FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE E ELETROQUÍMICA
1) Defina viscosidade. Explique o modelo do fluido viscoso de Newton. Em que
unidades mede-se a viscosidade. Exemplifique.
2) Quais são os tipos de fluidos existentes quanto à viscosidade (descreva-os e
exemplifique). Relacione os fluidos existentes com o gráfico a seguir. O que é
viscosidade aparente e como é medida.
3) Defina fluidez, viscosidade cinemática e viscosidade relativa. Em que unidades são
medidas?
4) Um cubo tem massa de 2kg e aresta de 0,2m. Ele escorrega para baixo num plano
inclinado liso sobre uma película de óleo. A inclinação é de 30 graus em relação à
horizontal. O óleo é SAE 30 a 20o C ( = 250 cp), a película de óleo tem a espessura de
0,02mm e o perfil de velocidades pode ser considerado linear. Calcule a velocidade final
do cubo.
5) Como varia a viscosidade de gases com a temperatura? E dos líquidos?
6) Foram feitas medidas da viscosidade do óleo de mamona em temperaturas na faixa
entre 20 e 80ºC, sendo obtidos os resultados a seguir:
(cp) T (Celsius)
1000 20
200 40
50 60
14 80
Determine a energia de ativação do fluxo viscoso e o fator pré-exponencial para o óleo
de mamona.
7) Uma placa desliza sobre a outra com uma velocidade de 5m/s após sofrer uma força
de 10N, entre essas duas camadas há um fluido, a distancia entre as placas é de 10mm, a
placa tem uma área de 2m². qual a força necessária para a placa atingir uma velocidade
de 12m/s?
8) Um bloco com área de 1m² desce uma rampa com inclinação de 30° com velocidade
de 0,2m/s, entre o bloco e a rampa existe um fluido com uma espessura de 1,25mm.
Determine a viscosidade do fluido.(Peso do bloco W = 250N).
9) Para determinar o coeficiente de viscosidade de líquidos usou-se o viscosímetro de
escoamento capilar, medindo-se o tempo que um determinado volume do líquido gasta
para escoar através de um tudo capilar. Foram obtidos os dados da tabela abaixo:
Líquido  (g.cm-3) tempo (s)
água 1,000 5,65
álcool 0,789 9,15
acetona 0,792 3,57
éter 0,736 4,90
Sabendo que a viscosidade da água nas condições do experimento é de 1 cp, determine
as viscosidades dos outros líquidos. Qual o valor da constante do aparelho?
10) Em um viscosímetro do tipo Hoepler, foram feitas uma série de medidas da
viscosidade cinemática da glicerina ( = 1,261 g/cm-3;  = 1200 cp). Foram utilizadas
nestas medidas 3 bolas diferentes (1 = 7,91 g.cm-3; 2 = 7,806 g.cm-3; 3 = 7,072 g.cm-3)
cujos respectivos tempos medidos foram: 0,98s; 1,00s; 1,12s. Determine a constante do
aparelho.
11) O que é histerese? Qual a relação entre a histerese e  ser ou não propriedade de
estado (explique).
12) Definir: a) resistividade; b) condutividade; c) resistência; d) condutância. Quais são
as unidades destas grandezas?
13) Que fatores são responsáveis pela capacidade de uma solução eletrolítica conduzir
corrente elétrica?
14) Como se pode medir a condutância ou a condutividade de uma solução eletrolítica?
15) Definir condutância equivalente e condutância molar. Quais as suas unidades?
16) Quais os efeitos que explicam a condutância equivalente de um eletrólito diminuir
com o aumento da concentração? Que relações exprimem a dependência da condutância
equivalente com a concentração? Quais os limites de validade destas equações?
17) Como se enuncia a lei da migração independente dos íons?
18) Como a condutância equivalente de uma solução eletrolítica varia com a
temperatura?
19) Definir mobilidade iônica e número de transporte.
20) Qual a relação entre mobilidade iônica e condutância equivalente iônica?
21) Como a mobilidade iônica e o número de transporte variam com a concentração?
22) Como se pode determinar a condutância equivalente à diluição infinita de um
eletrólito forte? E de um eletrólito fraco?
23) Que relação existe entre a mobilidade de íon e seu tamanho? Esta relação é válida
para todos os íons dissolvidos em água? Por que?
24) Descreva como ocorre o transporte de carga elétrica, em soluções aquosas, pelos
íons hidrogênio e hidroxila.
25) Calcular a condutância equivalente à diluição infinita do ácido acético, a partir das
condutâncias equivalentes à diluição infinita dos eletrólitos abaixo:
Eletrólito o (mho.cm2/eq.g)
HCl 425,96
CH3COONa 94,58
NaCl 126,39
26) Uma grama de NaCl é dissolvido em 2.000 litros de água a 25oC, dando uma
solução que pode ser considerada como infinitamente diluída. Pergunta-se: a) qual a
condutividade da solução?; b) se esta solução for colocada numa célula de
condutividade cuja constante vale 0,2 cm-1, que resistência apresentará? A condutância
equivalente à diluição infinita do NaCl vale 126,39 mho.cm2/eq.g.
27) A resistência de uma célula de condutividade contendo solução de KCl 0,01N é 525
ohms, a 25oC. A resistência da mesma célula contendo solução de NH4OH 0,1N é 2030
ohms. Estimar a constante de dissociação do NH4OH, sabendo-se que as condutância
equivalentes iônicas à diluição infinita são, em mho.cm2/eq.g.: do NH4+ = 73,5 e do OH-
= 198,0. A condutividade da solução de KCl 0,01N, a 25ºC vale 1,42x10-3 mho/cm.
28) A tabela abaixo fornece os valores da condutância equivalente, c, em
mho.cm2/eq.g, de soluções aquosas de ácido clorídrico em função da temperatura e da
concentração: 
c (M) 25oC 35oC 45oC 55oC 65oC
0,0001 424,5 487,0 547,9 606,6 662,9
0,0005 422,6 484,7 545,2 603,5 660,0
0,001 421,2 483,1 543,2 601,3 657,8
0,005 415,7 476,7 535,5 592,6 647,3
0,01 411,9 472,2 530,3 586,5 641,2
0,05 398,9 456,7 512,4 562,6 616,9
0,1 391,1 446,8 501,1 552,8 602,8
Estimar: a) a condutância equivalente a diluição infinita do HCl nas temperaturas de
25oC e 55oC; b) a condutância equivalente da soluções do ácido 0,0001 M e 0,05 M a
40oC; c) as mobilidades iônicas e os números de transporte (a diluição infinita) dos íons
H+ e Cl- na solução 0,0001 M do ácido a 65oC, em que a condutância equivalente iônica
do H+ à diluição infinita a 25oC vale 349,38 mho.cm2/eq.g.
29) A 18oC, a mobilidade iônica a diluição infinita do íon amônio vale 6,6x10-4cm2/V.s e
a do íon clorato 5,7x10-4 cm2/V.s. Calcular a condutância equivalente do clorato de
amônio e o número de transporte dos dois íons a diluição infinita.
30) A 18oC, a condutância equivalente à diluição infinita para o nitrato de prata é igual a
133,32 mho.cm2/eq.g. Qual a mobilidade do íon Ag+? O número de transporte do íon
Ag+ vale 0,471.
31) a) O que são eletrólitos?
b) Como se podem classificar os eletrólitos?
c) Quais as equações que exprimem a condição de eletroneutralidade de uma
solução eletrolítica?
d) Qual o objetivo da Teoria de Debye-Hückel?
e) Como pode-se corrigir a lei-limite de Debye-Hückel para soluções
concentradas?
32) Suponha duas soluções de NaCl, uma em água (r = 78,38) e outra em etanol (r =
25). Sabendo que as concentrações nas duas soluções são iguais, qual delas deverá se
afastar menos do comportamento ideal? Justifique.
33) Uma solução aquosa 0,01 molal de sulfato ceroso, Ce2(SO4)3, tem coeficiente
médio de atividade igual a 0,171, a 25oC. Quais os valores de m+, m-, m± , a± e a2?
Quanto vale a força iônica da solução? Qual o valor do coeficiente médio de atividade
do sal utilizando a lei limite de Debye-Hückel?
34) Uma solução contém sulfato de sódio 0,1 molal, sulfato cúprico 0,3 molal e sulfato
de zinco 0,05 molal. Considerando que os sais estão completamente dissociados,
determinar a força iônica da solução.
35) O valor limite da solubilidade do cloreto de tálio, TlCl, em presença de KCl em
água a 25oC, para força iônica nula é de 0,01422 molal. Na presença de 0,025 molal de
KCl a solubilidade do TlCl é de 0,00869 molal. Calcular:a) o produto de solubilidade
do TlCl, a 25oC; b) o coeficiente médio de atividade do TlCl na presença de 0,025 molal
de KCl.
36) A solubilidade do sulfato de bário em água pura, a 25oC, vale 9,57x10-6M. Estimar a
solubilidade deste sal na presença de: a) 0,01M de cloreto de sódio.; b) 0,01M de sulfato
de sódio. Use a equação de Debye-Hückel na forma:
onde: A = 1,1778 (L/mol)1/2 ; B = 0,3291x108cm-1(L/mol)1/2 e a = 3Å.
37) Definir: a) potencial de eletrodo; b) potencial eletroquímico de uma espécie iônica.
38) Como se determina o potencial de um eletrodo?
39) O que é potencial padrão (ou normal) de um eletrodo?
40) Como se classificam os eletrodos? Dê exemplos de cada um.
41) Os eletrodos Pt, Hg/Hg22+ e Pt, Hg/Hg2+ têm os respectivos potenciais normais:
0,7973 V e 0,851 V. Qual o valor do potencial normal do eletrodo redox Pt/Hg2+, Hg22+?
Qual o estado de oxidação do mercúrio mais estável?
42) Calcular os potenciais dos seguintes eletrodos, a 25oC: Ag, AgCl/Cl- (m = 0,0002) e
Eo = 0,2223 V; e Fe/Fe2+ (m = 0,0001) e Eo = - 0,447 V. Em uma pilha formada com
estes eletrodos, qual deles será o polo positivo e qual deles será o anodo? Como se
representa a pilha assim formada? Qual a expressão numérica de sua fem? Admitir
comportamento ideal para as soluções eletrolíticas.
43) Durante o funcionamento da pilha de Daniell, Zn/ZnSO4 (10-4 m)//CuSO4 (10-3
m)/Cu, a 25oC, em 57 segundos a massa do catodo aumenta de 12,1 mg. Determinar: a)
a variação da massa do anodo; b) a variação da função de Gibbs da reação da pilha em
Joules; c) a intensidade média da corrente elétrica gerada pela pilha; d) a potência média
da pilha. Admitir que o processo é reversível. Massas atômicas: do Cu = 63,54; do Zn =
65,37.
44) A pilha Pt, H2 (g, 1 bar)/HCl (m)/ Hg2Cl2, Hg, Pt tem, a 25oC, os seguintes valores
da fem nas respectivas concentrações da solução de ácido clorídrico: 0,6250 V a 0,001
molal, 0,5440 V a 0,005 molar e 0,5110 V a 0,010 molal. Determinar as atividades
médias e os coeficientes médios de atividade do HCl nas diversas soluções.
45) Na pilha Pt, Hg(Cd(x1))/CdSO4 (m)/Hg(Cd(x2)),Pt, x1 e x2 são as frações molares do
cádmio nos respectivos amálgamas. Determinar a fem da pilha para x1 igual a 1,75x10-2
e x2 igual a 1,75x10-4 (supor os amálgamas soluções ideais). A fem desta pilha, medida
experimentalmente, vale 0,0625 V, a 25oC. Supondo ideal apenas o amálgama mais
diluído, determinar o coeficiente de atividade do cádmio no amálgama mais
concentrado.
46) A partir dos potenciais padrões dos eletrodos, calcular a constante de equilíbrio, a
25oC, das reações abaixo:
a) Fe(s) + 2CrCl3(sol.aq.)  FeCl2(sol.aq) + 2CrCl2(sol.aq.)
b) Fe(NO3)2(sol.aq.) + 1/2Hg2(NO3)2(sol.aq.)  Fe(NO3)3(sol.aq.) + Hg(l)
47) A função de Gibbs padrão de formação do Pb2+, a 25oC, vale -23,53 kJ/mol. A
função de Gibbs padrão de formação dos íons H+ é igual a zero. Calcular a fem, a 25oC,
da pilha representada abaixo:
Pt|H2(g, 1,0bar)|H+ (aH+ = 0,2)||Pb2+ (aPb2+ = 0,001)|Pb.
48) A 25oC os valores das fem padrões das pilhas: Pb, PbCl2/KCl (m)/AgCl, Ag e Pb,
PbI2/KI (m)/AgI, Ag valem, respectivamente, 0,4902 V e 0,2111 V e os coeficientes de
temperatura são, na ordem, -1,86x10-4 V/K e –1,27x10-4 V/K. Determinar Go, So e
Ho, a 25oC, da reação PbI2 (s) + 2AgCl (s) = PbCl2 (s) + 2AgI (s).
49) A fem padrão da pilha ácida (acumulador de automóvel) varia com a temperatura
mediante a equação: Eo = 2,1191 + 1,62x10-4t + 8,5x10-7t2, em volt e com t em graus
centesimais. Determinar: Go, So e Ho, a 25oC e a 50oC, para a reação da pilha Pb (s)
+ PbO2 (s) + 2H2SO4 (m) = 2PbSO4 (s) + 2H2O (l).
50) Qual a ddp necessária para eletrolisar a água numa solução alcalina de pH = 8,0, a
25ºC, com um catodo de Ni e um anodo de Pt operando com densidade de corrente de
1,0 A/cm2? A equação de Taffel para a sobretensão do H2 em meio alcalino é dada por 
= 0,31 + 0,10.log(j) e a do O2 é  = 1,30 + 0,18.log(j).
51) A sobretensão do H2 sobre o Ni é de 0,2V a 25ºC. Na eletrólise de uma solução
ácida (pH = 3,0) de íons Ni2+ (C = 0,001M) o que ocorre no catodo?
52) Os dados da tabela abaixo referem-se a corrente que circula num eletrodo de platina,
de área igual 2cm2, imerso numa solução que contém íons Fe2+ e Fe3+ a 25ºC. Estimar a
densidade de corrente de troca e o coeficiente de transferência de carga para o processo
de redução dos íons Fe3+.
 (mV) i (mA)
50 8.8
100 25
150 58
200 131
250 298
53) A densidade de corrente de troca de um eletrodo Pt|H2(g)|H+ vale 0,79 mA/cm2. Que
corrente circula pelo eletrodo, de área total igual a 5cm2, quando a diferença de
potencial através interface eletrodo-solução é de 5mV, a 25ºC, e a atividade do íon H+
em solução é unitária?
54) Em que potencial ocorrerá desprendimento de H2, a 25ºC e 1 atm, sobre um catodo
de Hg ao se eletrolisar uma solução de ácido clorídrico 10-4 molal usando densidade de
corrente de 10mA/cm2? A sobretensão do H2 sobre o Hg é dada pela seguinte equação
de Taffel: (V) = 1,410+0,116.log[j/(A.cm-2)]
55) O eletrodo negativo de uma pilha tem uma densidade de corrente de oxidação dada
por: jox = 10-7.exp(38,93.) A/cm2, quando a sobretensão é superior a 0,2V. O eletrodo
positivo tem uma densidade de corrente de redução cujo módulo é dado por: j red = 10-
9.exp(-38,93.) A/cm2, quando a sobretensão é inferior a -0,2V. Estimar a sobretensão
anódica e catódica quando a pilha opera com uma densidade de corrente de 10A/cm2 no
anodo e no catodo. Estimar a ddp entre os terminais da pilha. A fem da pilha vale 2,23V.
Desprezar a resistência do eletrólito.
56) Estimar a densidade de corrente na pilha do problema anterior quando a ddp entre
os terminais da pilha é igual a 1,05V.
57) Usar os dados do problema 55 para estimar a ddp de operação da pilha quando a
densidade de corrente no anodo é de 20A/cm2 e a área anódica é o dobro da área
catódica.
58) A pilha representada abaixo tem as seguintes características: área do anodo =
500cm2; área do catodo = 1000cm2; sobretensão do hidrogênio sobre o carbeto de
tungstênio: (V) = 0,584+0,114.log[j/(A.cm-2)]; sobretensão do oxigênio sobre o ouro:
(V) = 0,84+0,064.log[j/(A.cm-2)]. O eletrólito é uma solução aquosa de ácido sulfúrico
(pH = 2) cuja resistência vale 0,6 ohms. Estimar a ddp da pilha quando ela opera com
uma corrente de 0,1A. Qual a potência fornecida pela pilha? A variação do pH desta
solução afeta esta ddp? Por que?
Au|WC|H2 (g,1bar)|H2SO4 (aq.)|O2 (g, 1bar)|Au