1ª Prova – Físico Química 1A - UFAM
3 de abril de 2012
Avisos: 1 – É proibida a comunicação entre estudantes durante a prova,
2 – O estudante deve ter consigo apenas lápis, borracha, caneta e calculadora científica
comum (outros pertences, incluindo estojo e anotações devem ficar na frente da sala),
3 – Celulares e calculadoras HP devem permanecer desligados ao longo da prova,
4 – A violação desses avisos e a configuração de fraude anula o valor desta avaliação.
5 – A prova pode ser feita a lápis, apenas a resposta deve ser deixada à caneta.
6 – Questões com rasura serão integralmente anuladas.
Nome:______________________________________________________
1 - (1 ponto) - Um gás perfeito à temperatura T, ocupa um recipiente fechado de volume V
exercendo a pressão P sobre suas paredes internas. Esse gás é aquecido até a temperatura
final 3T enquanto o volume final equivale à metade do volume inicial. Calcule a pressão final do
gás.
2 - a) (0,5 ponto) Faça o esboço dois gráficos que mostram respectivamente o comportamento
da pressão versus o volume para isotermas do gás ideal e do gás real em várias temperaturas.
b) (0,5 ponto) Indique nos gráficos que você esboçou no item anterior: o sentido no qual as
isotermas se deslocam com o aumento da temperatura, a isoterma referente à temperatura
crítica do gás.
3 - (2.0 pontos) Um recipiente com o formato de um prisma regular de base circular de raio r
contém um mol de um gás ideal. Este recipiente é fechado por um êmbolo que pode se
deslocar ao longo das paredes internas do recipiente em função da variação do volume do gás.
Considere que ocorra uma expansão do gás de forma que o êmbolo efetue um deslocamento
dz contra uma pressão externa constante igual a pop que se opõe ao movimento do êmbolo.
a) Calcule o trabalho realizado ao longo da expansão descrita no enunciado acima. Esta
expansão é reversível ou irreversível?
Como a pressão é constante ao longo da expansão do gás, escrevemos:
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b) Calcule o trabalho realizado ao longo da mesma expansão realizada em condições
reversíveis.
Ao longo dos estágios da expansão do gás, o sistema permanece no equilíbrio
termodinâmico e, portando, a pressão é dada pela equação dos gases ideais:
c)
Esboce um gráfico p versus V para as transformações reversível e irreversível sofridas
pelo gás e identifique geometricamente o trabalho calculado nos itens a e b.
4 – (2 pontos) a) A equação de Van der Waals foi proposta em 1873 para explicar alguns
fenômenos dos gases reais.
O modelo proposto possui dois parâmetros empíricos: as constantes a e b que variam em
função do gás. Explique o significado dos parâmetros a e b.
A constante b foi introduzida para corrigir a ausência de volume na equação dos gases ideais.
Considerando a equação dos gases ideais, pV = nRT, se a temperatura, T, tende a zero, o
volume, V, também tende a zero.
O termo a foi introduzido para corrigir a ausência das interações na equação dos gases ideais,
as quais são proporcionais à densidade de partículas, n/V.
5 - (2.0 pontos) Uma amostra de 2,00 mol de um gás ideal com CV,m = 5R/2, inicialmente a p1 =
111 kPa e T1 = 277 K, é aquecida reversivelmente, até 400 K, a volume constante. Calcular a
pressão final, ΔU, q e w.
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6 - (2.0 pontos) Uma fita de magnésio metálico de 15 g é lançada num bécher com ácido
clorídrico diluído.
a)
Escreva a equação completa e balanceada da reação química entre o magnésio
metálico e o ácido clorídrico.
Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
b)
Calcular o trabalho realizado pelo sistema em consequência da reação. A pressão
atmosférica é de 1,0 atm e a temperatura de 25 °C.
Como instante inicial não havia H2, o volume
inicial, Vi, no cálculo de w é igual a zero. De
acordo com a estequiometria da reação,
Dados:
3
-3
1L = 1 dm = 10 m
3
1 atm = 760 torr = 1,01325 x 105 Pa
-1
Constante dos gases: 8,31 J.K .mol
-1
8,20.10-2 L.atm.mol-1.K-1