Jkkj

Exercício 1.

Um mol de gás ideal expande-se isotermicamente, a 30 oC, tendo sua pressão variando de 2 bar a 1 bar durante a expansão. Determinar a quantidade de calor fornecida ao gás, o trabalho por ele realizado e a variação de entropia do gás, supondo: a) o gás expande-se por processo quase-estático e b) o gás expande-se por processo irreversível: expande-se contra pressão externa constante e igual a 1 bar. Resp.: a) q = w = 1,74x10 3 J/mol; ∆S = 5,76 J/mol; b) q = w = 1,26x10 3 J/mol; ∆S = 5,76 J/mol.

Exercício 2.

Cem gramas de hidrogênio, a 0 oC, expandem-se adiabaticamente no vácuo, até que sua pressão se reduza a um centésimo do valor inicial. Determinar as variações de U, H, S, F e G do hidrogênio, nesta expansão. Admitir comportamento de gás ideal. Resp.: ∆U = 0; ∆H = 0; ∆S = 1,89x10 3 J/K; ∆F = ∆G = -516x10 3 J.

Exercício 3.

Misturam-se, adiabática e isobaricamente, 5 moles de nitrogênio, a 100 oC e 1 bar, com 25 moles de oxigênio, a 0 oC e 1 bar. Determinar a variação de entropia deste sistema, neste processo. Capacidades caloríficas isobáricas: do nitrogênio: 29,3 J/mol.K, do oxigênio: 31,4 J/mol.K. Resp.: ∆S = 118 J/K.

Exercício 4.

O ciclo de Carnot, realizado com um mol de gás ideal, é constituído das seguintes etapas quase- estáticas: 12-expansão isotérmica; 23-expansão adiabática; 34-compressão isotérmica; 41-compressão adiabática. Determinar o calor e o trabalho envolvidos em cada etapa do ciclo e as correspondentes variações das funções U e H do gás. Determinar o rendimento do ciclo. Dados: temperatura da fonte fria: 80 oC; temperatura da fonte quente: 500 oC; entropia absoluta do gás na expansão adiabática: 151 J/mol.K; entropia absoluta do gás na compressão adiabática: 112 J/mol.K; capacidade calorífica do gás: C p = 29,3 J/mol.K. Resp.: w12 = q 12 = 30,1x10 3 J/mol, ∆U12 = 0, ∆H12 = 0; w23 = 8,82x10 3 J/mol, q 23 = 0, ∆U23 = -8,82x10 3 J/mol, ∆H23 = -12,3x10 3 J/mol;

w34 = q 34 = -13,8x10 3 J/mol, ∆U34 = 0, ∆H34 = 0; w41 = -8,82x10 3 J/mol, q 41 = 0, ∆U41 = 8,82x10 3 J/mol, ∆H41 = 12,3x10 3 J/mol

Exercício 5.

O diagrama reproduzido a seguir é o que representa o ciclo constituído das etapas reversíveis AB, BC, CD e DA, realizado com um mol de gás ideal. Sabendo que as etapas BC e DA são, na ordem, uma isoterma e uma adiabática e que a entropia absoluta do gás, a 25 oC e 1 bar, vale 132 J/mol.K e que sua capacidade calorífica, a p constante, é igual a 21,5 J/mol.K, determinar a entropia do gás nos estados A, B, C e D e representar o ciclo no plano da temperatura contra a entropia. Determinar o calor e o trabalho envolvidos em cada etapa do ciclo e o rendimento do ciclo. Determinar, também, as variações das funções F e G do gás, em cada etapa do ciclo

10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 V(litro/mol)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

p(bar)

A B

C

D

Resp.: SA = 128 J/K; SB = 143 J/K; S C = 146 J/K; S D = 128 J/K; q AB = 6,41x10 3 J/mol; wAB = 2,48x10 3 J/mol; qBC = w BC = 1,99x10 3 J/mol; q CD = -5,86x10 3 J/mol; w CD = 0; q DA = 0; w DA = -1,93x10 3 J/mol; η = 30,2%; variações de F: -44,1 kJ/mol, -2,01 kJ/mol, 63,2 kJ/mol, -17,1 kJ/mol; variações de G: - 41,5 kJ/mol, -2,01 kJ/mol, 59,5 kJ/mol, -15,9 kJ/mol.

Exercício 6.

Um mol de gás de van de Waals, a 300 K e, inicialmente, sob pressão de 20 bar, expande-se contra pressão externa constante e igual a 1 bar. Pela expansão o volume do gás passa de 1,1 litro para 24,5 litro e a temperatura, mediante fornecimento de calor, mantém-se constante e igual a 300 K. Determinar: a) a variação de energia interna do gás; b) o trabalho cedido pelo gás; c) o calor fornecido ao gás; d) a variação

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