calculadora científica

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1 Lista de Exercícios Obs.:.. a maioria desses exercícios (além dos apresentados nos slides ) estão sendo resolvidos durante as aulas. Caso, não tenha comparecido em alguma aula, verifique com os colegas a resposta e a resolução dos mesmos. Para a prova traga calculadora científica, régua, borracha, lápis e caneta.... continua... 30) Desenhe no diagrama ternário : Clorofórmio água ácido acético A curva correspondente à linha que permite a caracterização do sistema bifásico e monofásico, a apartir dos seguintes dados: a 1 ) X A = 0,95 X B = 0,05 X C = 0,00 a 1 ) X A = 0,12 X B = 0,88 X C = 0,00 a 2 ) X A = 0,90 X B = 0,05 X C = 0,05 a 2 ) X A = 0,13 X B = 0,77 X C = 0,10 a 5 ) X A = 0,82 X B = 0,06 X C = 0,12 a 5 ) X A = 0,16 X B = 0,62 X C = 0,22 a 3 ) X A = 0,66 X B = 0,24 X C = 0,10 a 3 ) X A = 0,25 X B = 0,40 X C = 0,35 a 6 ) X A = 0,36 X B = 0,28 X C = 0,36 a 6 ) X A = 0,61 X B = 0,12 X C = 0,27 - tendo a 1 ) X A = 0,60 X B = 0,40 X C = 0,00 a 4 ) X A = 0,20 X B = 0,30 X C = 0,50 e o vértice do CH 3 COOH verifique como varia a composição ao longo das duas fases com a adição de CH 3 COOH.

2 29) Marque os pontos no diagrama de composição triangular : (a)x A = 0,20, X B = 0,80, X C = 0,0 e (a')x A = 0,25, X B = 0,25, X C = 0,5 (b)x A = 0,42, X B = 0,26, X C = 0,32 e (b')x A = 0,50, X B = 0,25, X C = 0,25 (c)x A = 0,80, X B = 0,10, X C = 0,10 e (c')x A = 0,80, X B = 0,00, X C = 0,20 (d)x A = 0,10, X B = 0,20, X C = 0,70 e (d')x A = 0,60, X B = 0,25, X C = 0,15 (e)x A = 0,20, X B = 0,40, X C = 0,40 e (e')x A = 0,20, X B = 0,75, X C = 0,15 (f)x A = 0,30, X B = 0,60, X C = 0,10 e (f')x A = 0,30, X B = 0,60, X C = 0,10

3 28) A) Faça um diagrama aproximado de fases sólido-líquido (indique as fases nas regiões do diagrama!) para um sistema contendo uma substância A e outra B; B) O que precipita ao resfriar-se mistura de A e B, até um pouco abaixo de 70 o C, em que a fração molar de A é 0,15? C) a partir de qual temperatura somente os sólidos A e B coexistem? D) qual é a composição do líquido e do sólido para os dados do item (B)? ponto de fusão: A 99,2 o C B 80,2 o C eutético: 48,6 o C fração molar de A na mistura eutética : 0,47

4 27) Faça o diagrama L-V para Etanol/H 2 O com os dados abaixo: T/ o C x etanol no líquido 0,0 0,02 0,05 0,13 0,45 1,00 x etanol no vapor 0,0 0,18 0,33 0,47 0,68 1,00 Sabe-se que o azeótropo (mistura de ebulição constante) é formado para x etanol =0,89 a 78,1 o C. Qual é o número de pratos teóricos para separar álcool com concentração de azeótropo (% em peso = 95) de bagaço onde x etanol = 0,10

5 26) Faça o diagrama de fase L-V para um sistema de líquidos miscíveis A e B com os seguintes dados: T/ o C x B líquido 0,0 0,39 0,62 0,77 0,87 0,95 1,00 x B vapor 0,0 0,09 0,21 0,35 0,55 0,76 1,00 Qual é o número de pratos teóricos para separar A 99% puro a partir de uma solução contendo originalmente x B = 0,80?

6 25) O quê são azeótropos de máximo e de mínimo? O quê caracterizam? Esboce um diagrama para cada caso. 24) Faça o esboço de um diagrama de líquidos miscíveis para: a) P vs x (identificando as fases); b) T vs x (identificando as fases); c) como são identificadas as composições do líquido e do vapor, e como é usada a regra da alavanca? O quê é o número de pratos teóricos? 23) Em que resulta a equação da mistura binária ideal quando se relaciona a fração molar do vapor? 22) O quê caracteriza uma mistura binária ideal? Como a pressão de vapor dos componentes líquidos está relacionada e como varia a equação da pressão total a uma T fixa? 21) No diagrama de fases da água (ex.; gelo I ao VI), mostrado no slide em aula, identifique o número de pontos triplos e os graus de liberdade (ou variância) nas regiões com pontos nas linhas e nas áreas pertencentes ao diagrama? 20) A partir da tabela: T/ o C P/mmHg de CCl 4 25,0 114,5 40,0 199,7 55,0 372,1 70,0 617,4 a) Faça o gráfico de P vs T ( de acordo com a tabela dada!) b) Obtenha usando papel milimetrado a entalpia e a entropia de vaporização. (A Temp. tem uma casa decimal, então ao converter para Kelvin, tb tem de ter uma casa decimal, assim use 273,2 K,( agora T com 4 algarismos, então o inverso tb deve ter 4). Como a P na tabela tem 4 algarismos então a mantissa do logaritmo deverá ter 4 tb) Lembrar que 1 atm = 760mmHg = 1,01325 bar a) P vs T b) ln (P/P o ) vs 1/T

7 resp: Δ vap H =32,6 ± 0,9 kj mol -1 Δ vap S = 93 ±3 J mol -1 K -1 se a resp estiver fora deste intervalo desconfie de seus cálculos ou de seu gráfico! 19) Dadas as constantes de equilíbrio para a dissociação de iodo molecular: a várias temperaturas, I 2 (g) 2I(g) T/K K p 1,8 x ,8 x ,08 x ,0480 Determine graficamente a variação de entalpia e entropia da reação. 18) A reação do metabolismo da α- D- glicose é: C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) 6CO 2 (g) + 6H 2 O (l) Tendo os seguintes parâmetros para a queima de 1mol de glicose, S o a 298 K ( J/K mol) CO 2 213,6 H 2 O 109,6 O 2 205,1 C 6 H 12 O 6 210,3

8 e Δ r U = -2801,3 kj/mol, obtido de medidas calorimétricas. Quanto da variação na energia pode-se extrair como trabalho? Compare os valores obtidos e qual a razão para isso? resp: -2879,0 kj/ mol 17) Qual o significado das energias de Helmholtz e de Gibbs? 16) Qual a variação total de entropia durante o processo de oxidação do ferro a 25 o C? Considere a entalpia de reação por mol igual a -412,1 kj/mol. A reação de oxidação é de 4 mols de Fe(s) originando Fe 2 O 3 (s). Dados: S o a 298 K ( J/K mol) Fe 27,3 Fe 2 O 3 87,4 O 2 205,1 15) n-hexano ferve a 68,7 o C em 1,01325 bar e o calor de vaporização, Hvap, a pressão constante é J/mol a essa temperatura. Se o líquido é vaporizado a vapor saturado a esta temperatura o processo é reversível. Qual é a variação de entropia por mol? Resp.: 84,4 J/K mol veja a regra de Trouton! 14) Conhecendo as entalpias molares de fusão e de vaporização da água, 6,01 ( a 273 K) e 40,79 ( a 373 K ) kj/mol, respectivamente: a) calcule as variações de entropia para a fusão e a vaporização de 1 mol de água em seus pontos normais de fusão e ebulição; b) quais são as variações na entropia da vizinhança? c) qual é a variação total na entropia do universo? d) qual processo apresenta maior desordem? 13) Calcule as variações de entropia e entalpia, a 25 o C, para a reação: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (g) f H o /kj mol -1 S o /J mol -1 K -1 H 2 (g) O 2 (g) H 2 O (g)

9 12) Uma quantidade de 0,5 mols de um gás ideal a 20 o C expande-se isotermicamente contra uma pressão constante de 2,0 atm de 1,0 L a 5,0L. Quais os valores de P inicial, ΔS sis, o q perdido pela vizinhança, ΔS viz e ΔS univ? P inicial do gás: ΔS sis / J K -1 : a) 1218,0 atm a) - 2,8 b) 2,0 atm b) 810,0 c) 12,0 atm c) 3,9 d) 5,0 atm d) 6,7 e) 8,0 atm e) 2,8 q viz : ΔS viz / J K -1 ΔS univ / J K -1 a) 810,0 a) 3,9 a) 3,9 b) -810,0 b) -3,9 b) -3,9 c) 2,8 c) 2,8 c) 9,5 d) -2,8 d) 8,0 d) -9,5 e) 3,9 e) -2,8 e) 0 11) Verifique a alternativa errada: a) a capacidade de calor, C, de uma subst. é a quantidade de calor necessária para elevar de um grau Celsius a T de um mol de material), b) Gás (ideal) } C p o - C v o = R (1 mol), c) para sólidos e líquidos C p C v ; d) C p < C v Jmol -1 K -1 (gás, w p < w v para elevar T) 10) Qual a afirmação errada: (I) Calor específico é uma grandeza física que define a variação térmica de determinada substância ao receber determinada quantidade de calor; II) Calor específico é uma grandeza física que também é chamado de capacidade térmica mássica. III) Calor específico é constante para cada substância em cada estado físico. Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância (em determinado estado físico). IV) Quanto menor o calor específico maior será a temperatura necessária para o material aquecer-se e mais lentamente ele se resfria. ex:água(c=1,0) 9) Em um processo termodinâmico de um gás ideal, o volume e a temperatura absoluta variam de acordo com a tabela a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20 N/m 2. V/m 3 T/K

10 Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor,q, então a variação de sua energia interna é de: a) 0 J b) 150 J c) 250 J d) 350 J e) 400 J 8) Na compressão adiabática sofrida por um determinado gás, afirma-se que: a) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura diminui. b) a densidade do gás e sua temperatura diminuem. c) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura permanece constante. d) a densidade do gás e sua temperatura aumentam. e) a densidade do gás e sua temperatura permanecem constantes. 7) A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que o aumento ΔU da energia interna de um sistema é dado por ΔU=ΔQ+ΔW. Para um gás real que sofre uma compressão adiabática, então: a) ΔU = 0 b) ΔQ = ΔW c) ΔW = 0 d) ΔQ = 0 e) ΔQ = ΔU 6) Observe as seguintes considerações à respeito de uma seringa com gás, similar a um vaso com pistão móvel, a uma pressão externa igual a pressão do gás: I) Este sistema está em equilíbrio mecânico com suas vizinhanças, pois uma variação infinitesimal da pressão externa em qualquer sentido provoca variações infinitesimais do volume no sentido correspondente. II) Se a pressão externa sofrer diminuição infinitesimal, o gás se expande infinitesimalmente, e se a pressão externa aumentar de um infinitésimo, o gás se contrai infinitesimalmente. III) Se houver diferença finita entre a pressão externa e a do gás, a modificação infinitesimal da pressão externa não fará com que fique, por exemplo, menor do que a pressão do gás, e o sentido da modificação do estado do gás não será alterado. a) I e III estão incorretas b) só I está incorreta c) II e III estão incorretas d) todas estão corretas e) todas estão incorretas 5) Quando um sistema passa do estado A para o estado B, ao longo do processo ACB, recebe 80 J de calor e efetua 30 J de trabalho. a) Que quantidade de calor recebe o sistema ao longo do processo ADB, sabendo-se que o trabalho efetuado pelo sistema é 10 J? b) Quando o sistema retorna de B para A, ao longo do processo da curva interna, o trabalho feito sobre o sistema é 20 J. O sistema, neste processo, absorve ou libera calor? Quanto? c) Se U D U A = + 40J, calcule o calor absorvido nos processos AD e DB. P C B A D V

11 4) O que diferencia um trabalho realizado por um processo reversível e outro irreversível? 3) Do que trata a primeira lei da termodinâmica? Qual a propriedade e qual a relação e convenção com w e q? O estado final em uma expansão de um gás é dado pelo trabalho ou calor? 2) O quê é a lei zero da termodinâmica? E propriedades intensivas e extensivas? 1) Caracterize : energia, calor, trabalho, temperatura, interação térmica, universo, sistema (aberto, isolado, fechado, adiabático) e vizinhança.