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Engenharia Aeronáutica ·
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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Naturais e Exatas Departamento de Física FSC 222 Princípios de FísicoQuímica Profa Maria Alice Santanna Lista de Exercícios Termodinâmica Segunda Lei 1 Um corpo humano gera calor à taxa de cerca de 100 W 1 W 1 Js a A que velocidade seu corpo gerará entropia na sua vizinhança se esta estiver a 20 C b Quanta entropia você gerará a cada dia c A entropia gerada será maior ou menor se você estiver em uma sala mantida a 30C Explique sua resposta Resposta a 0341 JK b 295 kJKdia c menos 2 A entropia de vaporização do benzeno é de aproximadamente 85 JmolK a Estime a entalpia de vaporização do benzeno em seu ponto de ebulição normal de 80C b Qual é a variação de entropia nas redondezas quando 10 g de benzeno C6H6 vaporizam no seu ponto de ebulição normal Resposta a 30 kJmol b 11 JK 3 Sem realizar nenhum cálculo e admitindo comportamento de gás ideal para todos os gases verifique se a entropia do sistema aumenta ou diminui durante cada um dos seguintes processos e justifique suas respostas em termos de ordemdesordem a oxidação de nitrogênio N2g 2O2g 2 NO2g b sublimação do gelo seco CO2s CO2 g a resfriamento da água desde 50C até 4C Resposta a diminui há 3 mols de gás nos reagentes e só 2 mols de gás nos produtos b aumenta pois um gás é mais desordenado do que um sólido c diminui pois a uma temperatura menor as moléculas da água líquida possuem menor energia cinética estão mais ordenadas 4 Calcular a variação de entropia quando 25 kJ de energia se transferem reversível e isotermicamente como calor para um grande bloco de ferro que se encontra à temperatura de a 0 C b 100 C Resposta a 92 JK b 67 JK 5 Calcule a variação na entropia das vizinhanças quando a 1 mJ é liberado para as redondezas a 2 x 107 K b a energia de uma única batida do coração correspondente a 1 J que é liberada para as vizinhanças a 37 C temperatura normal do corpo Resposta a 5 x 103 JK b 3 x 103 JK 6 Um sistema sofre um processo no qual a variação da sua entropia é 241 JK Durante o processo 100 kJ de calor é fornecido ao sistema a 500K O processo é termodinamicamente reversível Justifique a conclusão Resposta Não é reversível No processo reversível o sistema absorveria 1205 kJ como calor 7 Considere a reação para a produção de formaldeído H2g COg H2CO g H 196 kJ S 10958 JK Calcule a variação de entropia nas vizinhanças e a variação de entropia do universo Stot e utilize a Segunda Lei da Termodinâmica para prever se a reação será espontânea ou não sob condições padrões a 25 C Resposta Sviz 658 JK e Stot 11616 JK Como a variação total da entropia do universo é negativa o processo não será espontâneo pois violaria a 2a Lei se o fosse 8 A entalpia de vaporização do clorofórmio CHCl3 é 294 kJmol no ponto de ebulição normal a 33488 K Calcular a A entropia de vaporização do clorofórmio nessa temperatura b A variação de entropia nas vizinhanças do sistema Resposta a 878 JKmol b 878 JKmol 9 Com base nos dados abaixo referentes à reação de formação do ácido fosfórico H3PO4 a partir de seus elementos analise se um aumento de temperatura poderá fazer com que esse composto se torne mais estável Admita que a H e S não variam apreciavelmente com o aumento da temperatura Reação 32 H2 P 2 O2 H3PO4 Para essa reação a 25 C temse H 12774 kJ S 222 JK1mol1 G 10187 kJmol1 Resposta Não Como G H T S um aumento de T provocará um aumento do termo entrópico positivo podendo fazer com que G se torne positivo caso em que o composto seria instável isto é sua reação de formação a partir de seus elementos não seria espontânea mas sim a reação inversa decomposição do composto em seus elementos A temperatura em que o composto deixaria de ser estável seria aquela em que a energia livre troca de sinal isto é quando G 0 o que corresponde neste caso a T 5754 K 5481 C 10 Calcular a variação de energia livre molar numa pilha a combustível em que se queima metano a 298K Dados Hc entalpia de combustão do metano gasoso 890 kJmol Entropias molares padrão Substância Som J Kmol CH4g 18626 O2 g 20514 CO2 g 21374 H2O l 6991 Resposta 81790 kJmol 11 A constante de equilíbrio a 400 K da isomerização do cis2buteno a trans2 buteno é K 207 Calcular a energia de Gibbs padrão da reação Resposta 242 kJmol 12 A energia de Gibbs padrão da reação de isomerização do cis2 penteno a trans2 penteno a 400 K é 367 kJmol Calcular a constante de equilíbrio da isomerização Resposta 301
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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Naturais e Exatas Departamento de Física FSC 222 Princípios de FísicoQuímica Profa Maria Alice Santanna Lista de Exercícios Termodinâmica Segunda Lei 1 Um corpo humano gera calor à taxa de cerca de 100 W 1 W 1 Js a A que velocidade seu corpo gerará entropia na sua vizinhança se esta estiver a 20 C b Quanta entropia você gerará a cada dia c A entropia gerada será maior ou menor se você estiver em uma sala mantida a 30C Explique sua resposta Resposta a 0341 JK b 295 kJKdia c menos 2 A entropia de vaporização do benzeno é de aproximadamente 85 JmolK a Estime a entalpia de vaporização do benzeno em seu ponto de ebulição normal de 80C b Qual é a variação de entropia nas redondezas quando 10 g de benzeno C6H6 vaporizam no seu ponto de ebulição normal Resposta a 30 kJmol b 11 JK 3 Sem realizar nenhum cálculo e admitindo comportamento de gás ideal para todos os gases verifique se a entropia do sistema aumenta ou diminui durante cada um dos seguintes processos e justifique suas respostas em termos de ordemdesordem a oxidação de nitrogênio N2g 2O2g 2 NO2g b sublimação do gelo seco CO2s CO2 g a resfriamento da água desde 50C até 4C Resposta a diminui há 3 mols de gás nos reagentes e só 2 mols de gás nos produtos b aumenta pois um gás é mais desordenado do que um sólido c diminui pois a uma temperatura menor as moléculas da água líquida possuem menor energia cinética estão mais ordenadas 4 Calcular a variação de entropia quando 25 kJ de energia se transferem reversível e isotermicamente como calor para um grande bloco de ferro que se encontra à temperatura de a 0 C b 100 C Resposta a 92 JK b 67 JK 5 Calcule a variação na entropia das vizinhanças quando a 1 mJ é liberado para as redondezas a 2 x 107 K b a energia de uma única batida do coração correspondente a 1 J que é liberada para as vizinhanças a 37 C temperatura normal do corpo Resposta a 5 x 103 JK b 3 x 103 JK 6 Um sistema sofre um processo no qual a variação da sua entropia é 241 JK Durante o processo 100 kJ de calor é fornecido ao sistema a 500K O processo é termodinamicamente reversível Justifique a conclusão Resposta Não é reversível No processo reversível o sistema absorveria 1205 kJ como calor 7 Considere a reação para a produção de formaldeído H2g COg H2CO g H 196 kJ S 10958 JK Calcule a variação de entropia nas vizinhanças e a variação de entropia do universo Stot e utilize a Segunda Lei da Termodinâmica para prever se a reação será espontânea ou não sob condições padrões a 25 C Resposta Sviz 658 JK e Stot 11616 JK Como a variação total da entropia do universo é negativa o processo não será espontâneo pois violaria a 2a Lei se o fosse 8 A entalpia de vaporização do clorofórmio CHCl3 é 294 kJmol no ponto de ebulição normal a 33488 K Calcular a A entropia de vaporização do clorofórmio nessa temperatura b A variação de entropia nas vizinhanças do sistema Resposta a 878 JKmol b 878 JKmol 9 Com base nos dados abaixo referentes à reação de formação do ácido fosfórico H3PO4 a partir de seus elementos analise se um aumento de temperatura poderá fazer com que esse composto se torne mais estável Admita que a H e S não variam apreciavelmente com o aumento da temperatura Reação 32 H2 P 2 O2 H3PO4 Para essa reação a 25 C temse H 12774 kJ S 222 JK1mol1 G 10187 kJmol1 Resposta Não Como G H T S um aumento de T provocará um aumento do termo entrópico positivo podendo fazer com que G se torne positivo caso em que o composto seria instável isto é sua reação de formação a partir de seus elementos não seria espontânea mas sim a reação inversa decomposição do composto em seus elementos A temperatura em que o composto deixaria de ser estável seria aquela em que a energia livre troca de sinal isto é quando G 0 o que corresponde neste caso a T 5754 K 5481 C 10 Calcular a variação de energia livre molar numa pilha a combustível em que se queima metano a 298K Dados Hc entalpia de combustão do metano gasoso 890 kJmol Entropias molares padrão Substância Som J Kmol CH4g 18626 O2 g 20514 CO2 g 21374 H2O l 6991 Resposta 81790 kJmol 11 A constante de equilíbrio a 400 K da isomerização do cis2buteno a trans2 buteno é K 207 Calcular a energia de Gibbs padrão da reação Resposta 242 kJmol 12 A energia de Gibbs padrão da reação de isomerização do cis2 penteno a trans2 penteno a 400 K é 367 kJmol Calcular a constante de equilíbrio da isomerização Resposta 301