lista2_2015 2

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
CENTRO DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS 
INSTITUTO DE QUÍMICA – DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA 
Disciplina: Físico-Química I / Físico-Química Teórica I | 2015.2 
Prof. Pedro Henrique R. Alijó 
 
2ª lista de exercícios 
 
1) Uma amostra de 1 mol de gás ideal monoatômico efetua um processo cíclico 1-2-3-1, em que a etapa 3-1 
é isotérmica reversível. Determine q, w, ΔU e ΔH para cada etapa do ciclo e para o ciclo completo. 
Represente este ciclo em um gráfico P vs V. 
Dados: P1 = 1 atm; V1 = 22,44 L 
 P2 = 1 atm; V2 = 44,88 L 
 P3 = 0,5 atm; V3 = 44,88 L 
 
2) Uma amostra de 3 mols de um gás perfeito, a 200 K e 2 atm, é comprimida reversível e adiabaticamente 
até sua temperatura atingir 250 K. A capacidade calorífica molar a volume constante é 27,5 J K
-1
 mol
-1
. 
Calcular q, w, ΔU, ΔH, a pressão final e o volume final. 
 
3) Um gás ideal ( 1 120,4 J K molvc
  ), ocupa o volume de 2 m
3
, sob pressão de 3 atm e a 120ºC. O gás, 
então, se expande até a pressão de 1 atm. Determinar o volume e a temperatura finais do gás, o trabalho que 
ele realiza, o calor que recebe, a variação de energia interna e de entalpia, em cada um dos seguintes 
processos: a) expansão isotérmica e reversível; b) expansão adiabática e reversível; c) expansão adiabática e 
contra o vácuo. Esboce os diagramas P vs. V de cada um desses processos. 
4) Um mol de gás ideal realiza uma expansão adiabática de 50 atm até 5 atm, contra pressão externa 
constante e igual a 5 atm. Devido à expansão, o volume do gás varia de 0,5 L a 4,6 L. Determine q, w, ΔU e 
ΔH. 
5) Um bloco de estanho de 100 g é aquecido de 298 K até 700 K. Calcule a variação de entalpia 
correspondente, supondo que a pressão permaneça constante. 
Dados: 3(Sn, ) 21,6 18,2 10pc s T
   ; T em K, cp em J K
-1
 mol
-1
. 
5 2(Sn, ) 28 3,03 10pc l T   ; T em K, cp em J K
-1
 mol
-1
. 
1(Sn) 6,99 kJ molfusH
   
Tfus(Sn) = 232 ºC; M (Sn) = 118,7 g mol
-1
 
6) Um recipiente de paredes rígidas e termicamente isoladas contém H2 e O2. Mediante uma faísca elétrica 
provoca-se uma explosão no interior do recipiente. A pressão e a temperatura dos gases antes da explosão 
são, respectivamente, Pi e Ti; depois da explosão, Pf e Tf . Calcular o calor, o trabalho e as variações de 
energia interna e de entalpia do processo. 
7) A energia interna de 1 mol de gás de van der Waals é expressa por: 
2 2( )vdU nC dT n a V dV  
Determinar as quantidades de calor e de trabalho e a variação de energia interna de 3 mols de cloro, 
submetidos a uma expansão isotérmica reversível a 25ºC, em que o volume da massa gasosa passa de 3,561 
L para 12,705 L. As constantes de van der Waals para o cloro são: a = 6,49 atm (L/mol)
2
; b = 0,0562 L/mol 
Obs:  
1
ln ( .)
dx
ax b const
ax b a
  

 
8) CO2, inicialmente a 20 atm e 100ºC, é forçado através de uma membrana até a pressão final de 1 atm. Se 
o coeficiente de Joule-Thomson do CO2 é 0,6375 K/atm, calcule a temperatura final. 
9) Um mol de etano é queimado, a pressão constante e a 600ºC. Qual é o ΔU para o processo? A quantidade 
de calor liberada pela combustão de 1 mol de etano é 1560 kJ. Considerar o etano como tendo 
comportamento ideal. 
10) Utilizando a regra cíclica, prove que P  , sendo  ,  e  os coeficientes térmicos, e P a pressão. 
11) Calcule ΔrH
o
 a 85ºC para a reação a seguir, utilizando uma tabela com dados termoquímicos. 
Fe2O3(s) + 3H2(g) → 2Fe(s) + 3H2O(l) 
12) Com os valores de ΔcH do Cs,graf. e do C6H6(l) e, ainda, o ΔfH da H2O(l) obtidos em uma Tabela de 
Dados Termoquímicos, calcule o ΔrH
o
 da reação: 
6 C(s) + 3 H2(g) → C6H6(l) 
13) Em uma reação endotérmica, sob pressão constante, 30 kJ de energia entraram no sistema na forma de 
calor. Os produtos ocuparam menos volume que os reagentes, sendo o trabalho executado pela vizinhança 
igual a 40 kJ. Quais são os valores de ΔH e ΔU deste processo?