Lista 2 - 1ª lei da termodinâmica

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO - UFERSA 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS DE FÍSICO-QUÍMICA: 1ª LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
Obs. A menos que seja mencionado ao contrário, considere o comportamento 
dos gases como ideal e nos cálculos, 1 barr = 1,01325 atm 
 
1. Uma reação química ocorre em um vaso de seção reta uniforme, de 100 cm2, 
provido de um pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 10 cm contra a 
pressão externa de 1,0 atm. Calcule o trabalho realizado pelo sistema. 
R: -1,0x10-2 
 
2. Uma amostra de 1,0 mol de Ar se expande isotermicamente, a 0ºC, de 22,4 L 
para 44,8 L (a) reversivelmente, (b) contra uma pressão externa constante igual à 
pressão final do gás e (c) livremente (contra uma pressão externa nula). Em cada 
processo, calcule q, w, ΔU e ΔH. 
R:a) ΔU e ΔH = 0, q = + 1,57 kJ, w = - 1,57 kJ, b) ΔU e ΔH = 0, q = + 1,13 kJ, w = - 1,13 kJ, c) todos nulos. 
 
3. Uma amostra de 1,00 mol de um gás perfeito monoatômico, com Cv,m = 3/2R, 
inicialmente a p1 = 1,00 atm e T1 = 300 K, é aquecida reversivelmente, até 400 K, a 
volume constante. Calcule a pressão final, ΔU, q e w. 
R: pf = 1,33 atm, ΔU = + 1,25 kJ, w =0, q= 1,25 kJ. 
 
4. Uma amostra de 4,50 g de metano gasoso ocupa o volume de 12,7 L a 310 K. (a) 
calcule o trabalho feito quando o gás se expande isotermicamente contra uma 
pressão externa constante de 200 torr até seu volume aumentar de 3,3 L. (b) calcule 
o trabalho realizado se a mesma expansão fosse feita reversivelmente. 
R:a) – 88,0 J; b) -1,67 J 
 
5. Uma amostra de 1,0 mol de H2O(g) é condensada isotérmica e reversivelmente 
formando água líquida, a 100 ºC. A entalpia padrão de vaporização da água, a 100 
ºC, é 40,656 kJ mol-1. Calcule w, q, ΔU e ΔH para este processo. 
R: ΔU = -37,55 kJ, ΔH = -40,656 kJ, q = -40,656, w = + 3,10 kJ 
 
6. Um pedaço de Zn de 5,0 g, é lançado em um Becker com ácido clorídrico diluído. 
Calcule o trabalho feito pelo sistema em consequência da reação. A pressão 
atmosférica é de 1, atm e a temperatura de 23 ºC. 
R: a) -188 J 
 
7. O valor de Cp para uma amostra de gás perfeito varia com a temperatura de 
acordo com a expressão Cp/(Jk-1) = 20,17 + 0,3665(T/K). calcule q, w, ΔU e ΔH, 
quando a temperatura é elevada de 25 ºC a 200 ºC (a) a pressão constante, (b) a 
volume constante. 
R: a) ΔU = +26,8 kJ, ΔH = + 28,3 kJ, q = + 28,3 kJ, w = - 1,45 kJ; b) ΔU = +26,8 kJ, ΔH = + 28,3 kJ, q = + 26,8 kJ, w = 0. 
 
8. Calcule a temperatura final de uma amostra de argônio, com 12,0 g, que se 
expande reversível e adiabaticamente de 1,0 L a 273,15 K até 3,0 L. 
R: 131 K. 
 
9. Calcule a pressão final de uma amostra de dióxido de carbono, com 2,4 g que se 
expande reversível e adiabaticamente de uma temperatura inicial de 278 K e volume 
de 1,0 L até o volume final de 2,0 L. considere Ɣ = 1,4. 
R: 0,45 atm 
 
10. Quando se aquecem 3,0 moles de O2, na pressão constante de 3,25 atm, sua 
temperatura se eleva de 260 K até 285 K. A capacidade calorífica molar do O2, a 
pressão constante, é 29,4 J K-1 mol-1. Calcule q, ΔH e ΔU. 
R: ΔU = + 1,6 kJ, ΔH = + 2,2 kJ, q = + 2,2 kJ. 
 
11. Uma amostra de 4,0 mols de O2 está inicialmente confinada em um vaso de 20,0 
L a 270 K, e sofre uma expansão adiabática contra uma pressão externa constante 
de 600 torr até que seu volume aumente por um fator de 3,0. Calcule q, w, ΔT, ΔU e 
ΔH. (a pressão final do gás não é necessariamente 600 torr). 
R: w = - 3,2 kJ, q = 0, ΔT = -38 K, ΔU = - 3,2 kJ. 
 
12. Uma amostra de 65,0 g de xenônio está confinada em um vaso a 2,0 atm e 298 
K e depois se expande (a) adiabática e reversivelmente até a pressão de 1,00 atm e 
(b) adiabaticamente contra a pressão constante de 1,00 atm. Em cada caso, calcule 
a temperatura final. 
 R: a) 226 K; b) 238 K.