1ª Lei Termodinâmica

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Universidade Federal de São Paulo 
Farmácia - UC Físico-Química 
 
Lista de Exercícios 02 – 1° Lei da Termodinâmica 
 
Bibliografia: 
Peter Atkins & Julio de Paula, 8th edition 2006. Physical Chemistry / Físico-química 9ª edição 
 
 
1) Uma amostra de 1,00 𝑚𝑜𝑙 de Ar se expande isotermicamente a 0 °C de 22,4 𝑑𝑚3 até 44,8 𝑑𝑚3 
(a) reversivelmente (b) irreversivelmente (c) livremente. Para cada processo calcule 
𝑞, 𝑤, ∆𝑈 𝑒 ∆𝐻. 
Resp: (a) 𝑞 = +1,57𝑘𝐽, 𝑤 = −1,57𝑘𝐽, ∆𝑈 𝑒 ∆𝐻 = 0. 
(b) 𝑞 = +1,13𝑘𝐽, 𝑤 = −1,13𝑘𝐽, ∆𝑈 𝑒 ∆𝐻 = 0. 
(c) = 0. 
 
2) Um gás perfeito sofre um processo de expansão a pressão constante. Sua energia interna 
aumenta ou diminui? Justifique sua resposta. 
 
3) Uma fita de magnésio metálico, de 15 𝑔, é lançada num béquer com ácido clorídrico diluído. 
Calcule o trabalho realizado pelo sistema em consequência da reação. A pressão atmosférica é 
de 1,0 𝑎𝑡𝑚, e a temperatura, de 25 °C. 
Resp: 𝑤 = −1,5𝑘𝐽. 
 
 
4) Calcule a temperatura final de amostra de argônio com 12,0 𝑔, que se expande reversível e 
adiabaticamente de 1,0 𝑑𝑚3 a 273,15 𝐾 até 3,0 𝑑𝑚3. 
Resp: 131 K. 
 
 
 
5) Uma quantidade de 0,85 mols de um gás ideal inicialmente à pressão de 15,0 atm e 300 K se 
expande isotermicamente até a pressão final ser de 1,0 atm. Calcule o valor do trabalho realizado 
se a expansão for exercida: (a) contra o vácuo; (b) contra uma pressão externa de 1,0 atm e (c) 
reversivelmente. 
Resposta: (a) = 0; (b) = 1,98x103 J; (c) = 5,74x103 J 
 
 
6) Uma amostra de dióxido de carbono com 2,45 g a 27 °C, se expande reversível e 
adiabaticamente de 500 cm3 até 3,00 dm3. Qual é o trabalho feito pelo gás? Dado: 𝐶𝑝,𝑚 =
37,11𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1. 
Resp: 𝑤 = −194𝐽. 
 
 
7) Uma amostra de 1 mol de um gás ideal, inicialmente a 25 °C e 1 atm de pressão é aquecido 
isobaricamente até que seu volume duplique (etapa I). Após essa expansão a amostra é 
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resfriada isometricamente até a sua temperatura inicial (etapa II). (Depois desta etapa, a 
amostra sofre compressão isotérmica retornando ao estado inicial (etapa III). Calcule o calor 
e o trabalho envolvido, bem como as variações de energia interna e de entalpia para cada etapa 
e para o processo global. 
 
 
8) Dadas as reações (1) e (2) e seguir, determine (a) ∆𝑟𝐻
0 𝑒 ∆𝑟𝑈
0 para a reação (3), e (b) ∆𝑟𝐻
0 
do HCl(g) e da H2O(g), ambos a 298 K. 
 
(1) H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ∆𝑟𝐻
0 = −184,62 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 
(2) 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ∆𝑟𝐻
0 = −483,64 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 
(3) 4HCl(g) + O2(g) → 2 Cl2(g) + 2H2O(g) 
 
Resp. (a) ∆𝑟𝐻
0(3) = −114,40 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1, ∆𝑟𝑈 = −111,92 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙
−1 
(b) ∆𝑓𝐻
0(𝐻𝐶𝑙, 𝑔) = −92,31 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 , ∆𝑟𝐻
0(𝐻2𝑂, 𝑔) = −241,82 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙
−1 
 
9) Um calorimetro é calibrado mediante a passage de uma corrente elétrica por um aquecedor. 
Sabendo-se que a dissipação elétrica de 2764,7 J produz uma elevação de temperatura de 1807 
°C neste calorímetro. Calcule sua capacidade calorífica. Este mesmo calorímetro foi usado 
para determinar o calor de combustão da frutose (C6H12O6 MM = 180,16 g.mol
-1). Uma 
amostra de 0,05 g de frutose foi queimada no interior do calorímetro a 25 °C e constata-se 
uma elevação de temperatura de 0,51 °C. Qual é o calor molar de combustão da frutose? 
Resposta: Ccalorímetro = 1530 J.K-1 / ΔH = -2811 kJ.mol-1 
 
10) Uma amostra de 2,00 mol de um gás perfeito, com Cv = 5/2R, inicialmente a p1 = 111 kPa 
e T1 = 277 K, é aquecida reversivelmente, até 356 K, a volume constante. Calcule a pressão 
final, ΔU, q e w. 
Resposta: p = 143 kPa / w = 0 / q = 3.28x103 J / ΔU = 3.28x103 J 
 
 
11) Calcule o calor necessário para se fundir 500 kg de potássio metálico a 336 K. A entalpia de 
fusão do potássio é 2,35 kJ.mol-1. 
Resposta: q = 3.01x104 kJ