Exercício Físico Química II

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PROFESSOR LUÍS HENRIQUE E-mail – luishenriquesouza31@gmail.com 
 
 
2021 
 
 
EXERCÍCIO FÍSICO QUÍMICA II 
 
1. Calcule a variação de entropia quando uma amostra de 70g de gás nitrogênio 
(N2), é aquecida de 25ºC para 85ºC e simultaneamente for comprimido de 12L 
para 4L. Considere Cv, m = 
 
 
 R e M(N2) = 28g/mol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
∆ST = ∆S1 + ∆S2 
∆ST = (-22,83461) + 5,71656 
∆ST = -17,11805 J.K
-1 
 
2. Uma amostra de etano, inicialmente ocupando um volume de 1,2L, a 25ºC e 
1,25 ATM é expandida isotermicamente. Qual é o volume final ocupado pelo 
gás, sabendo que após sofrer a expansão, a sua entropia foi aumentada de 1,4 
J.K
-1
? 
 
 
 
 
Dados da questão: 
m = 70g 
MM = 28g/mol 
T1 = 25 ºC  298,15 K 
T2 = 85 ºC  358,15 K 
V1 = 12 L 
V2 = 4 L 
Cv, m = 
3
2
 R 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
n = 
70𝑔
28𝑔/𝑚𝑜𝑙
 
n = 2,5 mol-1 
∆S1 = n . R . ln (
𝑉2
𝑉1
) 
∆S1 = 2,5 mol
-1 . 8,314 J.K-1 . mol-1 . ln (
4
12
) 
∆S1 = 20,785 J.K
-1 . (-1,09861) 
∆S1 = -22,83461 J.K
-1 
∆S2 = n . Cv,m . ln (
𝑇2
𝑇1
) 
∆S2 = 2,5 mol
-1 . 
3
2
 . 8,314 J.K-1 . mol-1 . ln (
358,15 𝐾
298,15 𝐾
) 
∆S2 = 31,17750 J.K
-1 . 0,18336 
∆S2 = 5,71656 J.K
-1 
P . V = n . R . T 
1,25 atm . 1,2 L = n . 0,082 atm. L .mol
-1
 . K
-1
 . 298,15 K 
1,5 = n . 24,44830 mol
-1 
n = 
1,5
24,44830 𝑚𝑜𝑙−1
 
n = 0,06135 mol 
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∆S = n . R . ln (
 2
 1
) 
1,4 J.K-1 = 0,06135 mol . 8,314 J.K-1.mol-1 . ln (
 2
1,2
) 
1,4 J.K-1 = 0,51006 J.K-1 . ln (
 2
1,2
) 
ln (
 2
1,2
) = 
1,4 −1
0,51006 −1
 
lnV2 – ln (1,2) = 2,74478 
lnV2 = 2,74478 + ln (1,2) 
lnV2 = 2,74478 + 0,18232 
lnV2 = 2,92710 
 = 2,92710 
V2 = 18,67340 L 
 
3. Enuncie a segunda lei da termodinâmica, defina a função de estado e dê dois 
exemplos e defina transformação termodinâmica reversível dando um exemplo 
de uma transformação desse tipo. 
 Podemos enunciar a segunda lei da termodinâmica da seguinte forma: nenhum 
dispositivo sem ação de um meio externo no sistema, consegue transportar calor 
de uma fonte fria para uma fonte quente. 
 
 A função de estado: são funções termodinâmicas físicas que definem a variação 
de estado do sistema. Como exemplos têm a entropia e a variação de energia ∆U e 
dependem apenas dos estados final e inicial. 
 
 Uma transformação termodinâmica reversível refere-se a propriedade de um 
sistema físico retornar ao seu estado inicial após sofrer variações de estado. 
Exemplo: 
 
 
 
T1 
Como exemplo podemos ter o ciclo de Carnot que é composto 
por duas isotermas (T1 e T2) e duas adiabáticas. Em AB, a fonte 
quente cede calor para o sistema que passa para a fonte fria, 
havendo uma expansão volumétrica. De BC, temos uma 
adiabática onde não há troca de energia com o meio. De CD 
temos uma compressão volumétrica na fonte fria, havendo 
novamente uma troca de energia e de DA temos outra 
adiabática sem troca de energia, sendo assim o ciclo se repete 
novamente. 
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4. Qual a variação de entropia de 100g de água quando ela é aquecida da 
temperatura ambiente (25ºC) até a temperatura do nosso corpo (37ºC)? Use Cp,m = 
75,5 J.K
-1
.mol
-1
. 
 
 
 
 
 
 
4. A entalpia molar de vaporização do hexano, C6H14, é 31,4 KJ.mol
-1
 na sua 
temperatura normal de ebulição de 68,0 ºC. 
(a) Calcule a entropia molar de vaporização do benzeno nesta temperatura. 
∆Hm.vap = 
 
 
 
∆Hm.vap = 
31400 −1
341,15 
 
 
∆Hm.vap = 92,04162 J.mol
-1
. K
-1 
 
(b) Qual a variação de entropia na vizinhança? 
A variação de entropia na vizinhança possui o mesmo valor, apenas se diferencia por ser 
negativo (-92,04162 J.mol
-1
. K
-1
), pois perde energia para o sistema. 
T2 
Dados da questão: 
m = 100g 
T1 = 25 ºC  298,15 K 
T2 = 37 ºC  310,15 K 
Cp, m = 75,5 J.K
-1
.mol
-1
 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
n = 
100𝑔
18𝑔/𝑚𝑜𝑙
 
n = 5,55556 mol 
∆S = n . Cp,m . ln (
𝑇2
𝑇1
) 
∆S = 5,55556 mol . 75,5 J.K-1.mol-1. ln (
310,15 𝐾
298,15 𝐾
) 
∆S = 419,44478 J.K-1 . 0,03946 
 
∆S = 16,55101 J.K-1