Lista extra Termodinâmica e Equílibrio

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Termodinâmica Química e Equilíbrio 
 
1- A água expande-se ao congelar. Calcular o trabalho de uma amostra de 100 g de água 
quando se congela a 0 ºC e estoura um cano de água que exerce a pressão oposta de 
1,07 atm. As densidades da água e do gelo são 1 e 0,92 g cm-3 respectivamente. 
2- Os gases se expandem nos quatro cilindros de um motor de automóvel, de 0,22 L a 2,2 
L durante um ciclo de ignição. Imagine que o virabrequim exerça uma força constante 
equivalente à 9,6 atm sobre os gases. Calcular o trabalho realizado pelo motor em cada 
ciclo. 
3- Um pistão confina 0,1 mol de Argônio em um volume de 1L em 25 ºC. Dois experimentos 
são realizados: 
A) O gás expande-se reversivelmente e a T cte até 2L contra a pressão constante de 1 
atm. 
B) O gás expande-se reversível e a T cte até o mesmo volume final. Que processo 
executa mais trabalho? 
4- Um cilindro de volume de 2 L contém 1 mol de Hélio gasoso a 30 ºC. Que processo 
executa mais trabalho sobre a vizinhança, permitir que o gás se expanda 
isotermicamente até 4 L contra uma pressão externa constante de 1 atm ou permitir 
que o gás se expanda de maneira reversível e isotérmica até o mesmo volume final? 
5- Calcular o calor necessário para aumentar a temperatura de: 
a) 100 g água; b) 2,00 mol de água líquida, em cerca de 20 ºC a partir da temperatura 
normal. 
Dados: Cs (água líquida) = 4,184 J K-1g-1; Cm (água líquida) = 75 J K-1mol-1 
6- O perclorato de potássio é usado como oxidante em fogos de artifício. Calcular o calor 
necessário para aumentar a temperatura de 10 g de KClO4 de 25 ºC até a temperatura 
de ignição (900 ºC). Dado: Cs = 0,8111 J K-1g-1 
7- Calcular o calor necessário para aumentar a temperatura de 3 mol de etanol em cerca 
de 15 ºC a partir da temperatura normal. 
8- A) suponha que 1 mol de moléculas de um gás ideal, a 292 K e 3 atm, se expanda de 8 L 
para 20 L, quando a pressão cai para 1,2 atm por dois caminhos: 
P (atm) Caminho 1 P (atm) Caminho 2 
3 
(a) – variação de P a V cte 
 
 T cte 3 
 
 
 1,2 (b) – Variação de V a P cte 
 1,2 
8 20 (L) 8 20 (L) 
B) Para cada processo calcular a variação da energia interna e os valores de calor e 
trabalho. 
9- Suponha que 2 mols de dióxido de carbono, tratados como gás ideal, em 2 atm e 300 K, 
são comprimidos isotérmica e reversivelmente até a metade do volume inicial, antes de 
serem usados para carbonatar a água. Calcular W, q e ∆E para o processo. 
10- Certa amostra de benzeno foi aquecida até 80 ºC, seu ponto de ebulição normal. O 
aquecimento continuou até que 15,4 kJ fossem fornecidos. Como resultado, 39,1 g de 
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benzeno em ebulição foram vaporizados. Qual é a entalpia molar de vaporização do 
benzeno no ponto de ebulição? Se o mesmo aquecedor foi usado para uma amostra de 
etanol (C2H5OH), de massa igual a 23 g. Foram necessários 22 kJ para vaporizar todo o 
etanol. Qual a entalpia de vaporização do etanol no ponto de ebulição? 
11- Em certa reação exotérmica, em pressão constante, 50 kJ de calor deixam o sistema na 
forma de calor e 20 kJ de energia deixam o sistema como trabalho de expansão. Quais 
os valores de ∆H e ∆E? 
12- A entalpia de vaporização do metanol é 38 kJ mol-1 a 25 ºC e a entalpia de fusão é 3 kJ 
mol-1, na mesma temperatura. Qual a temperatura de sublimação do metanol nesta 
temperatura? 
13- Usar as entalpias de ligação para estimar a entalpia padrão da reação: 
CCl3CHCl2 (g) + 2 HF (g) → CCl3CHF2 (g) + 2 HCl (g) (todas as moléculas formam ligações 
sigma entre os seus elementos). 
14- A entalpia de fusão do metal sódio é 2,6 kJ mol -1 em 25 ºC, e a entalpia de sublimação 
do sódio sólido é 101 kJ mol -1. Calcular a entalpia de vaporização do sódio a 25 ºC. 
15- Calcular a variação de entropia do nitrogênio gasoso quando 1 mol se expande 
isotermicamente de 22 L até 44 L. 
16- Calcular a variação de entropia molar quando 1 mol de certo gás é comprimido a 1/3 de 
seu volume inicial. 
17- Calcular a variação de entropia quando a pressão de 0,321 mol de oxigênio gasoso 
aumenta de 0,3 atm até 12 atm, em temperatura constante. 
18- Calcule a variação de entropia quando o volume de 2 mol de argônio gasoso aumenta 
de 5 para 10 L enquanto a temperatura sobe de 100 K até 300 K. Considere 
comportamento ideal. 
19- Calcule a variação de entropia quando a pressão de 23,5 g de oxigênio gasoso sobe de 
2 kPa até 8 kPa e a temperatura sobe de 240 K até 360 K. Considere comportamento 
ideal. 
20- O ponto de ebulição da acetona corresponde a 329,4 K e sua entalpia de vaporização no 
ponto de ebulição é 29,1 kJ mol-1, então qual deve ser o vapor da variação de entropia 
padrão para a evaporação da acetona? 
21- Calcular a variação da energia livre de Gibbs padrão do processo de fusão de 1 mol de 
água sólida em 1 atm e: a) 10 ºC; b) 0 ºC. Verificar, para cada temperatura, se a fusão é 
espontânea, a pressão constante. Tratar ∆H fusão e ∆S fusão como independentes da 
temperatura. 
22- Calcule a energia livre padrão de formação do HI (g) em 25 ºC. Dado: ∆Hºf (HI gasoso) = 
+26,48 kJ; ∆Sºf (HI gasoso) = + 0,0832 kJ K-1. 
23- Calcular a energia livre padrão de formação de amônia gasosa em 25 ºC, usando a 
entalpia de formação e as entropias molares das espécies envolvidas em sua formação. 
24- Estimar se glicose é estável em relação a seus elementos em 25 ºC e condições padrão. 
25- Calcule a energia livre de Gibbs padrão para a reação: 
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g). A reação é espontânea em condições padrão? 
26- Estime a temperatura na qual é termodinamicamente possível para o carbono reduzir 
óxido de ferro III a ferro metálico, em condições padrão, pela reação: 
2 Fe2O3 (s) + 3 C (s) → 4 Fe (s) + 3 CO2 (g); ∆H = +467,9 kJ. 
27- Considere o gráfico a seguir que representa a variação da energia livre de Gibbs vs 
temperatura de certa reação reversível: 
a) Descrever a relação entre a espontaneidade do processo e a temperatura. 
b) A reação é exotérmica no sentido direto? Justifique sua resposta. 
c) A variação de entropia é positiva? Justifique sua resposta. 
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d) Qual o valor da constante de equilíbrio para a reação a 27ºC? 
e) Em que temperatura a reação está com probabilidade de estar em equilíbrio? 
 
-60 -40 -20 0 20 40
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
T
(K
)
G(kJ)
 B