Lista 2 - Termodinâmica 2021-2

Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola de Química – Disciplina: Termodinâmica Aplicada Profs: Papa/Fred 2a Lista de Exercícios Exercício 1 Encontrar uma expressão para P T u   e v T h   em função de P, v e T. Exercício 2 Para a acetona, a 20 oC e 1 atm, o coeficiente de expansão volumétrica (), a compressibilidade isotérmica ( ) e o volume específico (v) são dados por:  = 1,487.10-3 oC-1 ; = 6,2.10-5 atm-1 e v = 1,287 cm3/g. a) Calcular o valor de T v P   para a acetona nestas condições. b) Calcular a pressão desenvolvida quando a acetona é aquecida a volume constante de 20 oC e 1 atm até 30 oC. c) Calcular a variação de volume quando a acetona passa do estado de 20 oC e 1 atm para 0 oC e 10 atm. Exercício 3 Prove que ( T ) P V P U T   − =   Exercício 4 A compressibilidade isotérmica da água líquida é dada por: ; onde, c e v são dados em cm3/g e, P e b são dadas em atm. Qual o trabalho necessário para comprimir isotérmica e reversivelmente 1 kg de água de 1 até 500 atm a 60 oC? Nesta temperatura, b = 2700 atm e c = 0,125 cm3/g. Exercício 5 Determine a variação da temperatura durante um processo no qual a água a 20 oC e 100 kPa é comprimida isentropicamente até 1000 kPa. Dado: = 2,1.10-4 K-1. Exercício 6 Mostrar que P v s T s T      Exercício 7 A equação de estado RT b P v ( − ) = é adequada para descrever o comportamento de certo gás. Determine para este gás, as variações de u, h, e s num processo isotérmico. Exercício 8 Deduzir as expressões que fornecem as variações de entalpia e entropia, em processos isotérmicos, que obedecem à a) Equação de Van der Waals. b) Equação de Redlich-Kwong. Exercício 9 Um tanque rígido contém 1 kg de oxigênio a 160 K e 4 MPa. Determine o volume interno do tanque admitindo que a equação de Redlich-Kwong é adequada para descrever o comportamento do oxigênio. Qual é a diferença entre esse resultado e aquele obtido usando o modelo de gás ideal. Exercício 10 Uma substância é bem representada pela equação de estado expressa em termos de temperatura e pressão reduzidas.       − + = 2 6 1 14 1 r r r T T P Z . Determine a entalpia residual para esta substância quando Pr = 0,4 e Tr = 0,9 Exercício 11 Calcular o fator de compressibilidade para o isobutano a 14,5 e 8,62 MPa usando: a) A equação de Soave Redlich-Kwong b) A correlação de Pitzer c) Usando a equação de Peng-Robinson Exercício 12 Determine a expressão T P v         para a equação de van der Waals Exercício 13 Para a determinação do volume de fluido a partir da equação de equações de estado cúbica, especificada a pressão e a temperatura, é comum reescrever a equação de estado na forma: 0 0 1 2 2 3 = + + + A A z A z z , onde Z é o fator de compressibilidade. Deduzir as expressões para A2, A1 e Ao. em função de a, b, R, T, e P para a equção de van der Waals. Exercício 14 Calcular a variação da energia livre de Gibbs molar (potencial químico) prevista pela equação de van der Waals do nitrogênio puro ao ser comprimida de 1 a 30 bar, a 300 K? Valores de a e b para a equação de van der Waals podem ser encontrados no Callen, 2a, página 77) Exercício 15 O volume molar da água a 25 oC é dado pela seguinte equação empírica: 2 8 4 10 6,4 ,71510 18,066 P P v − − + − = (P em atm; v em cm3/gmol) para 1000 0  P  atm. Na mesma faixa de pressão, sabe-se que: P P s T 10 6 4,1 ,0 0045 − − =         P T s         em K gmol cm3 a) Calcule o trabalho necessário para comprimir, isotermicamente a 25 oC, 1 gmol de água de 1 a 1000 atm b) Determine a variação de energia interna da água neste processo.