PROVA DE CONHECIMENTO EM FÍSICO-QUÍMICA INSTRUÇÕES

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1 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG Código do Aluno: PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA 2 o SEMESRE DE 2017 Leia atentaente a rova. INSRUÇÕES DESLIGUE os seus aarelhos eletrônicos durante a rova (celular, tablet etc.). CANDIDAOS AO MESRADO ESCOLHA DUAS (02) QUESÕES DE CADA ÁREA PARA RESPONDER. Portanto, serão OIO (08) QUESÕES resondidas no total. CANDIDAOS AO DOUORADO ESCOLHA UMA (01) QUESÃO DE CADA ÁREA PARA RESPONDER. Alé dessas, ESCOLHA DUAS (02) QUESÕES DE QUALQUER ÁREA PARA RESPONDER. Portanto, serão SEIS (06) QUESÕES resondidas no total. INDIQUE COM UM (X) A(S) QUESÃO(ÕES) RESPONDIDA(S) ( ) QUESÃO 4A ( ) QUESÃO 4B ( ) QUESÃO 4C PARA USO EXCLUSIO DA COMISSÃO DE ELABORAÇÃO DE PROAS Conerido or: Data:

2 QUESÃO 4A PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG U ol de gás ideal onoatôico (C v, = 1,5 R) assa do estado inicial A (P A = 3,0 at, A = 10 L) até o estado inal B (P B = 0,50 at, B = 2,0 L) or eio de dois rocessos reversíveis dierentes: (i) Diinuição do volue sob ressão constante, seguida or ua diinuição de ressão sob volue constante; (ii) Diinuição da ressão sob volue constante, seguida de diinuição de volue sob ressão constante. a) Calcule q, w, U e H ara cada rocesso.

3 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG b) Se o gás executa o rocesso (i) e retorna ao estado inicial através do inverso do cainho (ii), qual o valor total de q, de w, de U e H? Use os resultados calculados ara ostrar quais roriedades calculadas reresenta unção de estado. Justiique.

4 QUESÃO 4B PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG Co o advento dos ulerenos, uitos esquisadores direcionara suas esquisas e diversas áreas do conheciento, ara oléculas de carbono coo C 60 e C 70, que ode se cristalizar na ora cúbica de ace centrada (CFC), coo reresentado na igura abaixo. As diversas roriedades dessas oléculas erite alicações e células solares, liberação controlada de áracos, entre outras. Muitas dessas alicações deende da odiicação suericial dos ulerenos, ua estratégia etodológica que, uitas vezes, deende da terodinâica de dissolução dessas oléculas e solventes aroáticos. Considere que a dissolução dos ulerenos envolva duas etaas; a rieira, de subliação dessas oléculas (roiento das interações entre as oléculas do soluto) e a segunda, a solvatação (estabeleciento de interações entre as oléculas do solvente e do soluto). Fulereno - solvente Figura: Estrutura CFC ara o C 60 e C 70. solv H / sol S / H (sólido) / sub H / kj ol -1 J K -1 ol -1 kj ol -1 kj ol -1 C 60 e 1,2-dietilbenzeno 194,0 87,7 2273,0 (C 60 ) s 182,0 (C 60 ) C 70 e 1,2-dietilbenzeno 219,0 99,3 2375,0 (C 70 ) s 200,0 (C 70 ) *solv = solvatação; sol = solução; = oração; sub = subliação. Re.: Mikhail. Korobov et al., Calorietric Studies o Solvates o C 60 and C 70 with Aroatic Solvents, J. Phys. Che. B, 1999, 103, Utilize os dados terodinâicos listados ara deterinar: a) a entalia de solução ( sol H ) ara cada u dos ulerenos (C 60 e C 70 ), e 1,2-dietibenzeno.

5 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG b) a variação da energia interna olar de solvatação ( solv U ) ara cada u dos ulerenos (C 60 e C 70 ), e 1,2- dietibenzeno. c) a variação da energia de Gibbs olar de solução ( sol G ) envolvendo cada u dos ulerenos (C 60 e C 70 ) e o solvente 1,2-dietilbenzeno.

6 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG d) o calor envolvido na conversão de 1,0 ol de C 60 (sólido) e C 70 (sólido) nas condições adrão. e) os valores de teeratura a artir da qual a dissolução tanto de C 60 quanto de C 70, e 1,2-dietilbenzeno, se torna esontânea terodinaicaente.

7 QUESÃO 4C PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG A densidade da água deonstra u adrão anoral e relação às deais substâncias devido ao estabeleciento de 4 ligações de hidrogênio or olécula de água na estrutura do gelo (I). Esta característica erite que haja vida subaquática nas regiões ais rias do globo. A suerície congela e a caada de gelo orada isola a água abaixo desta, que eranece líquida. Ao alicar ua ressão sobre o gelo (I), sua teeratura de congelaento diinui. Este coortaento ode ser visualizado e u dos gráicos abaixo. Co base nestes gráicos e e equações terodinâicas adequadas, identiique ara cada u deles: a) o título dos eixos. Resonda nos rórios gráicos. b) o estado ísico associado a cada reta. Resonda nos rórios gráicos. c) Associe os gráicos das letras (a) e (b) à água ou a ua substância tíica e justiique terodinaicaente a rase: Ao alicar ua ressão sobre o gelo (I), sua teeratura de congelaento diinui.

8 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG d) Construa o diagraa de ases ara a água ura se atentando ara as inclinações de cada rao de curva e reta, indicando tabé os estados ísicos da água e cada região do diagraa. Escolha u onto qualquer no diagraa de ases e calcule o núero de graus de liberdade.

9 PROA DE CONHECIMENO EM FÍSICO-QUÍMICA DQ/UFMG ABELAS abela 1. Unidades de ressão Noe Síbolo alor ascal 1 Pa 1 N -2, 1 kg -1 s -2 bar 1 bar 10 5 Pa atosera 1 at 101,325 kpa torr 1 orr (101325/760) Pa = 133,322...Pa ilíetros de ercúrio 1 Hg 133,322...Pa abela 02. Constante dos gases R Unidade 8,31447 J K -1 ol -1 8,20574x10-2 d 3 at K -1 ol -1 8,31447x10-2 d 3 bar K -1 ol -1 8,31447 Pa 3 K -1 ol -1 62,364 d 3 orr K -1 ol -1 1,98721 cal K -1 ol -1 FORMULÁRIO nr J x J x J nj n ds dqrev / S nrln i Z 0 RZ S C ln i trs S trs H ts R b a 2 du dq dw du C d dw ex d w nr ln H U dh C d H U n C c i i C g R nr ( U / ) c C R c, / ii C, / C, 2 H r rh ( 2) ( 1) rc d F = C-P+2 1 i A U S G H S du ds d dg d Sd G r G d d r H S S r G 1 1 vah * R trs S * ts d d us * us * e us us H H ( G ( ) G ( ) i * ) G( ) G( i ) nrln( / i )

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