Capítulo 9 – Exercícios adicionais
Conceitos iniciais
1. Expresse cada uma das unidades abaixo em função de metros, quilogramas e
segundos:
a) Joule.
b) Pascal.
c) Litros.
d) Watt.
2. Suponha que você precise de um litro de água a 50 ºC e não haja um termômetro para
medir a temperatura Proponha um procedimento coerente para resolver esse problema.
3. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico um com o outro, e a troca de calor é
cessada, o que se pode dizer sobre a temperatura de cada um? Justifique.
4. Ao operar um esmeril, um amolador de facas é atingido por algumas fagulhas
incandescentes, mas não se queima. Explique por que isso acontece.
5. Considere a Figura 9.4 do livro (experimento de Joule). Leve em conta que a massa
de cada um dos dois blocos é de 10 kg, e que a altura dos pesos é de 5 m. Quantas vezes
os blocos devem descer para elevar a temperatura de 100 g de água de 20 para 30 ºC?
(Dado: calor específico da água = 4,184 Jg-1 × ºC-1.)
6. Um pedaço de alumínio é colocado em um recipiente com água. Caso a temperatura
da água se eleve, o que se pode dizer sobre a temperatura do alumínio em relação à
temperatura da água? Quando é que a temperatura do alumínio e a da água ficarão
iguais?
7. Uma pessoa com febre de 38,5 ºC deve perder cerca de 4,18 × 105 J de calor para que
sua temperatura corporal volte ao normal (cerca de 36,5 ºC). Supondo que a única forma
de o corpo perder calor seja através da transpiração, qual a massa de água a ser
evaporada para abaixar a febre em 2 ºC? (Dado: ∆H vaporização da água = 40,66 kJ
mol-1.)
8. Qual a vazão de água, em litros por segundo, necessária para produzir 400 MW,
sabendo-se que a água cai 60 m do topo da represa até a turbina sem nenhum atrito?
Considere que a turbina e o gerador tenham rendimentos de 90% cada um. (Dados:
considere 1 L de água = 1 kg; Ep = m × g × h; 1 MW = 106 J s–1, logo 1 MWs = 106 J.)
9. Uma pessoa adulta média irradia calor para a vizinhança na mesma proporção que
uma lâmpada incandescente de 100 watts. Qual é a quantidade de energia irradiada por
essa pessoa para a vizinhança em um dia?
a) Em J.
b) Em kcal.
c) Em kJ.
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Primeira lei da termodinâmica
10. Um sistema termodinâmico recebe 500 kJ sob forma de calor, enquanto realiza
trabalho de 200 kJ. Qual é a variação de sua energia interna?
11. Calcule a variação de energia interna do sistema quando um balão é aquecido por
800 J de calor, sendo que ele se expande realizando 350 J de trabalho na atmosfera?
Termoquímica
12. Classifique cada uma das transformações abaixo em exotérmica ou endotérmica.
a) H2(g) + ½O2(g) → H2O(g)
∆H = -285 kJ.
b) H2O(ℓ) → H2O(g).
c) CH4(g) → CH4(ℓ).
d) Combustão da gasolina.
13. O metanol, um combustível alternativo, tem sido utilizado como substituto da
gasolina e pode ser produzido a partir do metano, conforme a equação:
2CH4(g) + O2(g) → 2CH3OH(ℓ)
Dado que:
CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)
2H2(g) + CO(g) → CH3OH(ℓ)
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
∆H = 206 kJ mol-1
∆H = -128 kJ mol-1
∆H = -483 kJ mol-1
Calcule a variação de entalpia (∆H) da reação ‘a’, a partir dos dados fornecidos.
14. Para determinar a entalpia de formação de algumas substâncias que não podem ser
sintetizadas diretamente a partir dos seus elementos constituintes, utiliza-se, muitas
vezes, a entalpia de combustão de outras substâncias.
H2(g) + ½O2(g) → H2O(ℓ)
C(grafite) + O2(g) → CO2(g)
C8H8(ℓ) + 10O2(g) → 8CO2(g) + 4H2O(ℓ)
∆H = -286kJ mol-1
∆H = -393 kJ mol-1
∆H = -4.400 kJ mol-1
A partir das reações de combustão do estireno (C8H8), do hidrogênio (H2) e da grafite
(C) na condição-padrão acima, calcule a entalpia de formação do estireno -- ∆H(f)º.
15. Considere as seguintes equações termoquímicas:
CH3OH(ℓ) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(ℓ)
H2(g) + ½O2(g) → H2O(ℓ)
C(grafite) + O2(g) → CO2(g)
∆Ho298 = -726 kJ mol-1
∆Ho298 = -286 kJ mol-1
∆Ho298 = -393 kJ mol-1
Combinando essas equações, é possível obter o valor da entalpia-padrão de formação do
metanol a 25 ºC. Determine esse valor.
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16. Combustíveis orgânicos liberam CO2 em sua combustão. O aumento da
concentração de CO2 na atmosfera provoca um aumento do efeito estufa, que contribui
para o aquecimento do planeta. A tabela a seguir informa o valor aproximado da energia
liberada na queima de alguns combustíveis orgânicos, a 25 ºC. Qual o combustível que
apresenta o maior quociente energia liberada/quantidade de CO2 produzido?
Combustível
Nome
Etanol
Metano
Metanol
Octano
Fórmula
C2H6O
CH4
CH4O
C8H18
Energia liberada/kJ mol-1
1.400
900
730
5.600
17. A variação de entalpia de uma reação na fase gasosa, ∆Hr, pode ser obtida
indiretamente por duas maneiras distintas:
I. Pelas diferenças entre as entalpias de formação, ∆Hf, dos produtos e dos reagentes.
II. Pela diferença entre as entalpias de ligação, ∆Hℓ, das ligações rompidas e das
ligações formadas.
Considerando a equação CH4(g) + Cℓ2(g) → CH3Cℓ(g) + HCℓ(g) e a tabela a seguir,
calcule:
a) O valor de ∆Hr.
b) A entalpia de formação para o CH3Cℓ(g).
Substância
∆H(f) em kJ mol-1
Ligação
∆H(ℓ) em kJ mol-1
CH4
-75
C-H
435
Cℓ2
0
Cℓ-Cℓ
242
CH3Cℓ
--C-Cℓ
452
HCℓ
-92
H-Cℓ
431
18. Determine o ∆H da combustão completa do propano, considerando os dados da
Tabela 9.4 do livro.
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