A Lista Castellan

LISTA DE EXERCÍCIOS 2 – Cap. 12 Castellan

1. Identifique o número de componentes e fases que formam cada sistema abaixo. Assuma que não há qualquer outro componente além dos apresentados.

1. Um sistema contendo gelo e água.
2. Uma solução de 50:50 de água e etanol.
3. Um tanque pressurizado com dióxido de carbono que contém líquido e gás.
4. Uma bomba calorimétrica contendo uma pastilha de ácido benzóico, e 25,0 bar de gás O2.
5. A mesma bomba calorimétrica após a explosão, na qual o ácido benzóico é convertido em CO2(g) e H2O(L), considerando o excesso de oxigénio.

[pic 2]

1. Determine se os potenciais químicos das duas fases indicadas a seguir são iguais ou diferentes. Se forem diferentes, diga qual dos dois é o mais baixo

1. Mercúrio líquido, Hg (L), ou mercúrio solido, Hg (s), no seu ponto de fusão de -38.9°C.
2.  H2O (L) ou H2O (g) a 99°C e 1 atm
3. H2O (L) ou H2O (g) a 100°C e 1 atm
4. H2O (L) ou H2O (g) a 101°C e 1 atm
5. LiCl(s) ou LiCl gasoso a 2000°C e pressão normal, sendo o PE do LiCl em torno de 1350°C.
6. Oxigênio, O2, ou ozônio, O3, nas CNTP.

[pic 3]

1. Calcule a variação de entropia para os seguintes transições de fase:

a. Um mol de líquido mercúrio, Hg, congela a seu ponto de fusão normal do -38,9 °C. O calor de fusão de mercúrio é de 2,33 kJ/ mol.                             R.: ΔS= -9,94 J/K

b. Um mol de tetracloreto de carbono, CCl4, vaporiza no seu ponto de ebulição normal de 77,0 °C. O calor de vaporização do CCl4 é 29,89 kJ/ mol                          R.: ΔS= +85,35 J/K

[pic 4][pic 5]

1. Calcule a pressão necessária para fundir água à temperatura de -10 °C, sendo o volume molar da água líquida igual a 18,01 mL e o volume molar de gelo 19,64 ml. ΔS para o processo é +22,04 J/K e você pode assumir que estes valores permanecem relativamente constantes com a temperatura. Você também precisará do seguinte fator de conversão: 1 L.bar = 100 J.                       R.: Δp=1,35x103 bar

* O exercício pede que se desloque o ponto triplo para T=-10°C

[pic 6]

1. Calcule a pressão necessária para fazer com diamante a partir de grafite, a uma temperatura de 2298 K, isto é, com a ΔT = (2298 – 298) K = 2000 K. (Esta conversão foi obtida industrialmente pela General Electric em 1955.) Use a informação a seguir:  

[pic 7]   R.: Δp=65200 bar

[pic 8]

1. Qual a pressão necessária para alterar o ponto de ebulição da água de seu valor a 1,000 atm de 100 °C para 97 °C? O calor de vaporização de água é de 40,7 kJ/mol. A densidade da água no estado líquido a 100 °C é 0,958 g/mL e a densidade do vapor é 0,5983 g / L.

Você terá que usar a relação 101,32 J = 1 L.atm.                                                R.: Δp=-0,108 atm

[pic 9]

1. Todos os líquidos têm pressões de vapor características que variam com a temperatura. A pressão de vapor característica da água pura a 22,0 °C é 19,827 mmHg e a 30,0 °C é de 31,824 mm Hg. Use estes dados para calcular a variação da entalpia por mol para o processo de vaporização da água.                                              R.: verifique nas tabelas termodinâmicas (ΔHf H2O(v) - ΔHf H2O(L))

[pic 10]

1. A pressão de vapor de mercúrio a 536 K é de 103 torr. Estimar o ponto de ebulição normal de mercúrio, quando a pressão de vapor é de 760 torr. O calor de vaporização de mercúrio é 58,7 kJ / mol.                                                                                                 R.: TPE = 632 K

[pic 11]

1. A linha entre as fases sólidas e líquidas no diagrama de fases da água é uma linha praticamente reta, o que indica uma inclinação constante. Use as respostas do exercício 4 para calcular o valor da inclinação dessa linha.                               R.: Δp=1,35x102 bar/K

[pic 12]

1. Use o diagrama de fases do CO2 (Figura 12.7 do Castellan), para descrever as mudanças de fase que ocorrem quando variam as seguintes condições:

1. De 50 K para 350 K, a uma pressão de 1,00 bar;
2. De 50 K para 350 K, a uma pressão de 10,00 bar;
3. De 1 bar para 100 bar, à temperatura de 220 K.

[pic 13]

[pic 14][pic 15]

[pic 16]

1. A partir da definição do potencial químico, as derivadas parciais em relação às suas variáveis naturais são dadas por:                 [pic 17]         e     [pic 18]

Nos termos destas variáveis, defina o que acontece com os equilíbrios dos itens “a” a “d” quando as alterações descritas são impostas (todas as outras condições são mantidas constantes.):

1. Aumento da pressão no equilíbrio H2O(S) 🡨🡪 H2O(L) (Ṽ H2O(S) = 19,64 mL e Ṽ H2O(L) = 18,01 mL)
2. A temperatura é diminuída no equilíbrio glicerol (L) 🡨🡪 glicerol (s).
3. Redução da pressão no equilíbrio CaCO3 (aragonita, Ṽ= 34,16 mL)🡨🡪 CaCO3 (calcita, Ṽ= 36,93 mL).
4. A temperatura é aumentada no equilíbrio CO2 (s) 🡨🡪 CO2 (g).

[pic 19]

T (°C)	57,4	100,4	133,0	157,3	203,5
P (Torr)	1,00	10,0	40,0	100	400

1.  A pressão de vapor de certa substância varia com a temperatura da seguinte forma:

                

Determine: (a) o ponto de ebulição normal; e (b) a entalpia de vaporização. ATKINS, 4.9