Prova 1 - QUI012 - SLS

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QUI012 – FUNDAMENTOS DE FÍSICO-QUÍMICA 
SEMESTRE LETIVO SUPLEMENTAR (SLS) – T01 E T02 
PROF. CAIO LUIS SANTOS SILVA 
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1ª AVALIAÇÃO – PROVA TEÓRICA 1 
 
Instruções: 
 
I. O formulário para submissão de respostas na Plataforma AVA/Moodle estará disponível 
das 08:00 h do dia 23/10/2020 (sexta-feira) até às 15:00 h do dia 30/10/2020 (sexta-feira). 
Somente serão aceitas respostas nesse período. 
II. O aluno deverá responder às questões à mão, utilizando lápis ou caneta azul ou caneta 
preta. Além disso, o aluno deverá indicar em cada folha o seu nome completo e identificar 
o número e letra das questões respondidas. As folhas de resposta deverão ser digitalizadas 
por meio de scanner ou fotografia. Após garantir que o documento digitalizado está 
legível, o arquivo em formato PDF deverá ser enviado via Plataforma AVA/Moodle, que 
aceitará o upload de apenas um único arquivo com no máximo 10 MB. Será possível 
substituir o arquivo anexado quantas vezes desejar até o término do prazo de submissão. 
III. As respostas às questões deverão ser completamente justificadas, sempre sendo descrito 
o raciocínio e/ou cálculo que fundamenta a resposta dada. 
IV. Os textos serão checados quanto ao plágio a literatura e as atividades de outros estudantes. 
Caso seja detectado o plágio, automaticamente será atribuída nota zero a(s) prova(s). 
Além disso, não será concedido ao(s) autor(es) do plágio, oportunidade de retificação ou 
a concessão de prazo para a elaboração de nova atividade. 
 
Questão 01. 
Um estudante de QUI012 – Fundamentos de Físico-Química, enquanto estava estudando para 
realizar essa maravilhosa prova, resolveu combinar a lei de Boyle e a lei de Charles, conforme 
vemos a seguir nas anotações retiradas do seu caderno: 
“Temos 
𝑃. 𝑉 = 𝐾1 e 𝑉/𝑇 = 𝐾2 
Iguais multiplicados por iguais são iguais. Dessa forma, a multiplicação de uma equação pela 
outra fornece: 
𝑃. 𝑉2
𝑇
 = 𝐾1𝐾2 
O produto de duas constantes (𝐾1. 𝐾2) é uma constante, de modo que (𝑃. 𝑉
2)/𝑇 é uma constante 
para uma quantidade fixa de gás ideal." 
 
O raciocínio do estudante está correto ou existe algum problema nele? Justifique sua resposta. 
 
Questão 02. 
Após l,60 mols de amônia gasosa (NH3) serem colocados em um recipiente de 1600 cm3 a 25 ºC, 
o recipiente é aquecido até 500 K. Nesta temperatura, a amônia é parcialmente decomposta a 
nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2) e a medida da pressão fornece 4,85 MPa. Determine a pressão 
parcial e o número de mols de cada componente presente a 500 K. Considere que os gases se 
comportam idealmente. 
 
Questão 03. 
Calcule a pressão exercida por 20 g de nitrogênio (N2) num frasco fechado de 100 cm3 a 0 ºC 
usando (a) a equação dos gases ideais e (b) a equação de van der Waals. Repita o cálculo para as 
temperaturas de 39,4 °C e 100,0 °C. Os valores dos parâmetros a e b para o nitrogênio são 1,390 
atm.dm6.mol-2 e 0,0391 dm3.mol-1, respectivamente. Em seguida, compare os resultados das duas 
pressões calculadas para cada temperatura e relacione estes valores com a magnitude das forças 
de interações repulsivas ou atrativas das moléculas de nitrogênio. 
 
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Questão 04. 
Explique detalhadamente a figura abaixo. 
 
Questão 05. 
(a) Os alunos muitas vezes confundem o significado de calor e temperatura. Defina cada um. 
Como esses conceitos estão relacionados? De acordo com a definição fornecida, você considera 
que é cientificamente correto falar a frase: "hoje o calor está demais"? 
 
(b) Considere que você colocou um copo de plástico e um copo de alumínio, ambos contendo 
200 mL de água, dentro da geladeira na sua casa. Em seguida, você esperou tempo suficiente para 
ambos atingirem o equilíbrio térmico dentro da geladeira. Dessa forma, por que quando tocamos 
em ambos os copos simultaneamente, temos a sensação de que o copo de alumínio está a uma 
temperatura mais baixa que o de plástico? 
 
Questão 06. 
Considere a situação ilustrada na figura abaixo. 
 
 
 
(a) O que aconteceu do arranjo inicial para o final? 
(b) O que aconteceu com a energia da esfera A? 
(c) O que aconteceu com a energia da esfera B? 
(d) A energia foi conservada durante o processo? 
(e) Imagine que realizamos esse mesmo experimento várias vezes, variando a superfície da colina 
de muito suave para muito áspera. O que acontecerá com a quantidade de energia de A? E a 
posição final da bola B? 
 
Questão 07. 
Um mol de um gás ideal, contido num recipiente munido de um pistão móvel, inicialmente a 20 
ºC, se expande isotermicamente até que seu volume aumenta de 50%. A seguir, é contraído, 
mantendo a pressão constante, até voltar ao volume inicial. Finalmente, é aquecido, a volume 
constante, até voltar à temperatura inicial. 
(a) Desenhe o diagrama PV associado. 
(b) Calcule o trabalho total realizado pelo gás nesse processo. 
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Questão 08. 
Uma amostra de gás em um cilindro de 3,42 L em 298 K e 2,57 atm expande-se até 7,39 L por 
dois caminhos diferentes. O caminho A é uma expansão reversível isotérmica. O caminho B 
envolve duas etapas. Na primeira, o gás é resfriado em volume constante até 1,19 atm. Na 
segunda, o gás é aquecido e se expande contra uma pressão externa constante de l,19 atm até o 
volume final de 7,39 L. Calcule o trabalho, o calor e a variação de energia interna nos dois 
processos. Considere a capacidade calorífica molar à pressão constante (𝐶𝑃̅̅ ̅) igual a 29,04 J.mol
-
1.K-1 e a capacidade calorífica molar à volume constante (𝐶𝑉̅̅ ̅) igual a 20,74 J.mol
-1.K-1 
 
Questão 09. 
Informe se cada sentença listada abaixo é verdadeira (V) ou falsa (F). Em caso de alternativas 
falsas, reescreva a sentença, corrigindo-a conforme mostrado no exemplo hipotético abaixo. 
 
Exemplo de sentença: O céu é amarelo. (F) 
Respostas: 
• É azul. → Resposta errada (Motivo: incompleta). 
• O céu não é amarelo. → Resposta errada (Motivo: não serão aceitas respostas que contenham 
apenas a inclusão da partícula negativa “não” na sentença). 
• O céu é azul. → Resposta correta. 
 
(a) Para uma quantidade constante de um gás ideal, o produto PV permanece constante durante 
qualquer processo. 
(b) A razão PV/mT é a mesma para todos os gases no limite de pressão zero. 
(c) Todos os gases ideais têm a mesma massa específica a 25 ºC e 1 bar. 
(d) Dobrar a temperatura de um gás ideal de 100 para 200 °C, mantendo o volume e a quantidade 
de gás constantes, duplicará a pressão. 
(e) A pressão de uma mistura gasosa não ideal é igual à soma das pressões parciais definidas por 
𝑃𝑖 = 𝑥𝑖 . 𝑃. 
(f) Um ser humano pode ser considerado um sistema fechado. 
(g) Durante o processo de expansão de um gás perfeito contra uma pressão constante, a energia 
interna aumenta. 
(h) Para todo processo cíclico, o estado final da vizinhança é o mesmo que o estado inicial da 
vizinhança. 
(i) Em uma transformação isobárica, a pressão do gás é constante durante todo o processo. 
(j) Para um sistema fechado em repouso sem quaisquer campos presentes, a soma q + w tem o 
mesmo valor para todo processo que vai de um dado estado 1 até um dado estado 2. 
(k) Para um processo que ocorre a pressão constante, o calor e o trabalho são funções de estado. 
(l) Para todos os processos, Δ𝐸𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = Δ𝐸𝑉𝑖𝑧𝑖𝑛ℎ𝑎𝑛ç𝑎𝑠 
(m) As grandezas H, U, PV, ΔH e PΔV têm todas as mesmas dimensões. 
(n) O trabalho PV em um processo mecanicamente reversível em um sistema fechado é sempre 
igual a −𝑃. ∆𝑉. 
(o) O valor da integral − ∫ 𝑃. 𝑑𝑉 
𝑉2
𝑉1
 é fixo uma vez conhecidos os estados inicial e final 1 e 2 e a 
equação de estado P = P(T, V). 
 
Boa prova!