1) Uma mistura de \mathrm{10~g} de gás hélio, \mathrm{50~g} de gás carbônico e \mathrm{50~g} de amônia estão armazenados em um cilindo de volume \mathrm{5~L}, na temperatura de \mathrm{27~^\circ C}. Considere que o hélio apresenta um desvio desprezível da idealidade e que os demais se comportem como gases de vdW, com parâmetros:

\mathrm{CO_2(g)}\mathrm{NH_3(g)}
a~(\mathrm{atm~L^2~mol^{-2}})3{,}614{,}17
b~(\mathrm{L~mol^{-1}})0{,}04290{,}0371

a) Calcule a pressão total no cilindro.

b) Compare os parâmetros de vdW fornecidos e justifique as diferenças do ponto de vista molecular.


2) Calcule a entalpia padrão e a energia interna padrão da reação representada pela equação abaixo, a \mathrm{25~^\circ C}.

    \[\mathrm{3~C(gr) + 4~H_2(g) \rightarrow C_3H_8(g)}\]

com base nas seguintes equações termoquímicas experimentais:

    \[\mathrm{C_3H_8(g) + 5~O_2(g) \rightarrow 3~CO_2(g) + 4~H_2O(l)} \quad \Delta H^\circ = -2220~\mathrm{kJ}\]

    \[\mathrm{C(gr) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)} \quad \Delta H^\circ = -394~\mathrm{kJ}\]

    \[\mathrm{H_2(g) + \frac{1}{2}~O_2(g) \rightarrow H_2O(l)} \quad \Delta H^\circ = -286~\mathrm{kJ}\]


3) Com base na definição do coeficiente de Joule-Thomson (equação ??), explique matematicamente a restrição que o \mu_\mathrm{JT} de um fluido deve ter para atuar em refrigeradores.

    \begin{align*}\mu_{\mathrm{JT}} = \pderiv{T}{p}{H} \label{mu_JT}\end{align*}


4) \mathrm{4~mol} de hélio gasoso (comportamento ideal) a \mathrm{50~\celsius} sofre uma expansão adiabática e realiza \mathrm{1300~J} de trabalho sobre as vizinhanças. Calcule a temperatura final, a variação de energia interna e o calor trocado no processo.


5) \mathrm{3{,}2~g} de oxigênio gasoso (\mathrm{O_2}), assumido como gás ideal, expande-se de um volume inicial de \mathrm{1{,}5~L} para um volume final de \mathrm{4{,}5~L} a uma temperatura constante de \mathrm{350~K}.

(a) Calcule o trabalho realizado pelo gás se a expansão ocorre irreversivelmente contra uma pressão externa constante de \mathrm{0,8~atm}.

(b) Calcule o trabalho realizado pelo gás se a expansão ocorre de forma isotérmica e reversível.


6) Para a reação da questão 2, calcule a variação de entalpia a \mathrm{90~\celsius}, considerando as capacidades caloríficas abaixo (constantes na faixa de temperatura considerada).

C_p~(\mathrm{J~K^{-1}~mol^{-1}})
\mathrm{C(gr}})\mathrm{8{,}527}
\mathrm{H_2(g}})\mathrm{28{,}824}
\mathrm{C_3H_8(g}})\mathrm{73{,}5}

7) As constantes críticas para o \mathrm{CO_2~(g)} são: \mathrm{7{,}38~MPa} e \mathrm{304{,}1~K}. Para o \mathrm{NH_3~(g)}, os valores críticos são: \mathrm{11{,}3~MPa} e \mathrm{405{,}5~K}. Considere dois cilindros: cada um contendo um desses gases puros. O que contém \mathrm{CO_2~(g)} está em uma temperatura de \mathrm{-60{,}28~^\circ C} e pressão \mathrm{29{,}52~MPa}.

Qual deve ser a temperatura (em \mathrm{^\circ C}) e a pressão (em \mathrm{MPa}) do cilindro contendo \mathrm{NH_3(g)}, para que os gases nos dois cilindros estejam em estados correspondentes?


Respostas de 2

  1. muito boas as questões, só fiquei um pouco inseguro na questão 6, mas as demais foram todas bastante interesantes

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