termodinâmica

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Goiás 
Instituto de Química 
Disciplina: Físico-Química 
Curso de Geologia 
Prof. Dr. Denilson Rabelo 
Lista de Exercícios 2 – Termodinâmica 
 
1 – Um béquer contendo 50 g de água sob pressão atmosférica sobre uma transformação onde a 
variação de temperatura é de 25o C para 60o C. Sabendo que a densidade da água é 997,0479 kg m-3 e 
983,2 kg m-3 a 25 e 30oC, respectivamente, calcule q, w e ΔU. A capacidade calorífica específica da 
água é 4,1841 Jg-1K-1. 
 
2 – Três mols de gás ideal a 27 oC são comprimidos isotermicamente contra uma pressão externa 
constante igual à pressão final de 60 para 20 litros. Calcular o trabalho, a variação de energia interna, a 
variação de entalpia e o calor envolvido neste processo. 
 
3 - Três mols de gás ideal a 27 oC são comprimidos isotérmica e reversivelmente de 60 para 20 litros. 
Calcular o trabalho envolvido neste processo. Calcular a variação de energia interna, a variação de 
entalpia e o calor envolvido neste processo. 
 
4 – Representar num gráfico de pressão em função do volume os trabalhos envolvidos nos problemas 2 e 
3. Explique as diferenças e semelhanças nos valores de trabalho, calor e variação de energia interna. 
 
5 - Um mol de gás é resfriado em um pistão móvel isobaricamente sob pressão atmosférica de 100oC 
para 20oC. Calcular o trabalho envolvido no processo. 
 
6 – Um mol de gás nitrogênio se expande adiabaticamente de 10 para 15 L contra uma pressão 
constante de 0,8 atm. Determine o trabalho, o calor e a variação de energia interna. Explique se a 
temperatura do gás varia ou se mantém constante. 
 
7 – Um a amostra de gás nitrogênio de 3,12 g a 23 oC é expandida reversível e adiabaticamente de 400 mL 
para 2 L. Calcule a temperatura final, o calor, o trabalho, a variação de energia interna e a variação de 
entalpia. Considere comportamento ideal e cvm = 2,5 R. 
 
8 – Quando 3 mols de gás oxigênio são aquecidos a uma pressão constante de 3,25 atm sua temperatura 
aumenta de 250 K para 277 K. Sabendo que a capacidade calorífica molar do oxigênio a pressão 
constante é 29,4 JK-1mol-1 calcule q, ΔH e ΔU. 
 
9 – 50 g de gelo a -10oC são aquecidos até 10 oC a pressão constante. Calcule a variação de entalpia. 
Capacidade calorífica específica do gelo 2,03 Jg-1oC-1. Capacidade calorífica específica da água 
 4,18Jg-1oC-1. Calor de fusão do gelo = 6,008 kJmol-1. 
 
 
10– A 25o C, temos as seguintes entalpias de formação: 
Composto SO2 (g) H2O (l) 
Hof /(kJ/mol) -297 -286 
 
Para as reações a 25o C: 
2 H2S(g) + Fe(s)  FeS2(s) + 2 H2(g) Ho = -137 kJ/mol 
H2S (g) + 3/2 O2(g)  H2O(l) + SO2(g) Ho = -562 kJ/mol 
Calcule a entalpia de formação do FeS2.. 
 
11 – Quando se queima amostra de 0,2715 g de frutose (C6H12O6) em bomba calorimétrica cuja 
constante é 437 JK-1, a temperatura se eleva de 9,69 K. Calcule: a) a entalpia molar padrão de 
combustão, b) a energia interna de combustão e c) a entalpia padrão de formação da frutose. 
Mostre as equações químicas que representam as referidas reações. 
Dados : fH [H2O (l)] =- 286 kJmol-1; fH [CO2 (g)] = -394 kJmol-1 
 
 
12 – O acetileno devido a sua queima extremamente exotérmica, é usado em larga escala 
na solda autogênica (solda oxiacetilênica), no corte de metais por maçarico, na fabricação de 
objetos de vidro e em diversos processos que requeiram altas temperaturas. Calcule os calores 
de combustão a 25 oC do acetileno e do eteno a partir dos calores de formação das substâncias 
envolvidas nas reações. 
 
13 – Quando se queima amostra de 0,4325 g de ácido (C6H5COOH) em bomba calorimétrica 
a temperatura se eleva de 3,510 K. Com o uso da entalpia molar de combustão do ácido 
benzoico calcule a constante do calorímetro. Lembre-se que na bomba calorimétrica o volume é 
constante. 1 mL de Heptano foram queimados na mesma bomba calormétrica produzindo um 
aumento de temperatura de 9,315K. Sabendo que a densidade do heptano é 0,6795 gmL-1. 
Calcule: a) a energia molar interna de combustão do heptano, b) a entalpia molar padrão de 
combustão do heptano e c) a entalpia padrão de formação do heptano. Mostre as equações 
químicas que representam as referidas reações. 
Dados : fH [H2O (l)] =- 286 kJmol-1; fH [CO2 (g)] = -394 kJmol-1 
 
14 – Calcule rH e rU a 298 K para a reação: 
 
CH4 (g) + H2O(g) ⇌ CO (g) + 3 H2(g) 
 
Esta reação é uma etapa importante na produção industrial de hidrogênio. Calcule a entalpia 
de reação (rH) a 200 oC considerando que as capacidades caloríficas das substâncias 
envolvidas não variam no intervalo de temperatura. 
 
Lista 2 
1) W = - 0,071J; q = 7322 J; ΔU = 7321,929 J 
2) W = + 14960 J; q = -14960 J; ΔU = 0 
3) W = + 8220 J; q = -8220 J; ΔU = 0 
4) Discuta os resultados considerando que no problema 2 o trabalho é irreversível e no problema 3 o 
trabalho é reversível, e a energia interna é propriedade do sistema. 
5) w = + 665,12 J 
6) q = 0, w = ΔU = - 405,2 J, T diminui 
7) Tf = 155,6 K, w = ΔU = -324J, ΔH = -454 J. 
8) q = ΔH = 2,4 kJ, ΔU = 1,7 kJ 
9 ) ΔH total = 19,8 kJ considere um processo em três etapas. 
10) ΔfH = -179 kJ mol-1 
11) ΔcombH = ΔcombU = -2800 kJmol-1, ΔfH =-1276 kJmol-1 
12) ΔcombH C2H4 =-1412 kJmol-1 , ) ΔcombH C2H2 =-1301 kJmol-1 
13) C = 3,625 kJK-1, ΔcombU = -4475 kJmol-1, ΔcombH = -4485 kJmol-1,, ΔfH =-561 kJmol-1 
14) ΔrH = - 250kJmol-1, ΔrU = -245 kJmol-1, ΔrH(200K) = -258,2 kJmol-