06 NOTAS DE AULA: Lista de exercícios
A obra Termodinâmica - Lista de exercícios de Leithold, Angelo Antonio, Leithold, A. A..; Angeloleithold foi licenciada com uma Licença Creative Commons - Atribuição - Uso Não-Comercial - Obras Derivadas Proibidas 3.0 Não Adaptada.
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2) Qual é a altura da coluna de ar necessária para provocar uma leitura de 76 cm de mercúrio no barômetro? Supomos que a massa específica do mercúrio (Hg) vale 13,6 g/cm3 e que a massa específica do ar da atmosfera é uniforme e vale 0,0012 g/cm3.
3) Uma massa de oxigênio ocupa 5,00 litros sob pressão de 740 mm de Hg. Determinar o volume da mesma massa de gás à pressão padrão , a temperatura ficando constante.
4) Seja um volume de gás de 200 ml, na pressão de 100.000 Pa. Calcular o volume do mesmo gás numa pressão de 90.000 Pa (Propositalmente, utilizei o Pascal para familiarizar os alunos com a unidade de pressão do Sistema Internacional de Unidades.)
5) Uma massa de oxigênio ocupa 40 m cúbicos a 760 mm Hg. Calcular seu volume a 635 mm Hg e a temperatura constante.
Lembrem o que falei em sala... e o que vocês têm nos resumos que fizeram: Segundo a LEI de BOYLE, numa temperatura constante, o produto da pressão pelo volume é constante, assim:
6) Uma massa de Neônio ocupa 200 mL a 100ºC. Achar seu volume a 0ºC com pressão constante.
A lei de Charles diz:
A pressão constante , o volume de uma quantidade constante de gás aumenta proporcionalmente com a temperatura. Nunca esquecer que em física e em química, trabalhamos sempre com a temperatura dita "absoluta" ou "termodinâmica" em Kelvin ( K) .
*Temperatura em K = Temperatura em oC +273,16 (Não esqueçam do começo do ano, quando falei sobre isso!)
O nosso gás ocupa 200 mL a 100 + 273 K =373 K . Qual será o volume a 0 + 273 = 273 K ?
7) A 12o C, temos um volume de Hélio de 10 ml. Qual será o volume da mesma quantidade do gás a 36 oC?
Aplicamos a lei de Charles (Sem esquecer de trabalhar em Kelvin!!!!!).
Temperatura inicial: 273 + 12 = 285 K
Temperatura final : 273 + 36 = 309 K
8) Um tanque de aço contém dióxido de carbono a 27ºC e esta numa pressão de 12 atm. Determinar a pressão interna quando o tanque é aquecido a 100ºC.
A lei de Gay-Lussac diz:
"Em volume constante , a pressão de uma quantidade constante de gás aumenta proporcionalmente com a temperatura."
Temperatura inicial = 273 +27 = 300 K
Temperatura final = 273 + 100 = 373 K
9) Uma certa massa de gás cloro ocupa 38,0 ml a 20oC. Determinar o volume a 45oC.
10) Sejam 20 litros de amônia a 50º C e 760 mm Hg. Determine o volume a 30º C e 800 mmHg.
Para resolver este problema, aplique a lei dos gases: Volume x pressão/temperatura = constante para uma quantidade constante do mesmo gás (Lembram?).
Vejam embaixo:
11) O volume de uma quantidade de dióxido de enxofre a 18ºC e 1500 mm é 5,0 m3. Calcular o volume às condições padrões ( 0ºC e 760 mmHg).
12) Uma massa de hidrogênio ocupa 8,74 m3 a 15ºC e100 kg/cm2. Achar o volume a -30ºC e 250 kg/cm3.
13) Considerando 100 m3 de Helio a 15ºC e 763 mmHg, calcular o volume do mesmo a 6ºC negativos e 420 mmHg.
14) Uma massa de gás a 50ºC e 785 mm Hg ocupa 350 ml. Qual será o volume ocupado a 0ºC e 760 mm de mercúrio?
15) Uma massa de gás ocupa um m3 às condições padrões (760 mmHg, 0°C). Qual volume irá ocupar a 300°C e 25 atm?
16) Um gás ocupa 10 m3 a 60º C e 2,5 atm. Qual volume irá ocupar a 300°C e 25 atm?
17) Um volume de 95 ml de oxido nitroso a 27oC é coletado sobre Hg num tubo graduado .O nível de Hg dentro do tubo é de 60 mm em cima do nível do Hg fora do tubo quando a pressão atmosférica é de 750 mmHg. Calcular o volume da massa de gás às condições padrões.
18) Um volume de 95 ml de oxido nitroso a 27°C é coletado sobre Hg num tubo graduado . O nível de Hg dentro do tubo sendo 60 mm em cima do nível do Hg fora do tubo quando a pressão atmosférica é de 750 mmHg. Qual volume ocupará a mesma massa de gás a 40°C, a pressão atmosférica sendo 745 mmHg e o nível no interior do tubo sendo de 25 mm mais baixo que o exterior.
19) Para qual pressão devemos comprimir 1 litro de gás medido a 1 atm e -20°C para conter-lo num recipiente de 0,5 litros e a 40°C ?
20) Dez litros de hidrogênio sob uma pressão de 1 atm são contidos num cilindro que possui um pistão móvel. O pistão é acionado ate o mesmo gás ocupar 2 litros à mesma temperatura. Achar a pressão no cilindro.
21) Uma quantidade de hidrogênio é contido numa câmara de platina de volume constante. Quando a câmara é mergulhada num banho de gelo fundente, a pressão do gás fica 1000 mm Hg.
a)-Qual é a temperatura quando o manômetro indica exatamente 100 mmHg.?
b)-Qual pressão é indicada quando a câmara é posta a 100°C?
22) A massa volúmica do oxigênio é 1,43kg/m3 às condições padrões (P = 760 mm Hg e e 0°C). Determinar a massa volúmica do oxigênio a 17°C e 700mm.
23) Se a massa específica de um certo gás, a 30º C e a 768 mm Hg, for de 1,253 g/l, achar a sua massa especifica nas condições padrão.
24) A massa específica do Helio é 0,1784 g/l às condições padrão. Se uma certa massa de Helio às condições padrão se expande 1500 vezes, por mudança de temperatura e de pressão, calcular a massa específica resultante.
25) Uma mistura de gases a 760 mmHg contem 65.0% de nitrogênio. 15% de oxigènio e 20% de dióxido de carbono (% volume). Qual é a pressão parcial de cada gás?
Segunda a lei de Dalton, a pressão parcial dum gás numa mistura é igual à pressão que seria observada se o gás fosse sozinho na mistura.
Assim, a pressão parcial de nitrogênio é de 65% da pressão total de 760 mmHg = 494 mm Hg.
PO2=760 x 0,15 = 114 nmm Hg
PCO2= 760 x 0,20 = 152 mm Hg
26) Numa mistura a 20ºC, as pressões parciais dos componentes são;
Qual é a pressão total da mistura e a fração de hidrogênio em % volume?
27) Um recipiente de 200 ml contem oxígênio a 200 mmHg de pressão e um outro de 300ml,contem nitrogênio a 100 mmHg. Os dois recipientes são conectados para misturar os gases. Supondo nenhuma mudança de temperatura, qual é a pressão parcial de cada gás na mistura final?
28) Recolhemos 100 ml de oxigênio sobre água a 23ºC e 800 mmH. Calcular o volume padrão de oxigênio seco. A pressão de vapor da água a 23º C é de 21 mmHg.
29) Uma quantidade de gás é coletada sobre mercúrio num tubo graduado. O volume de gás a 20 °C é de 50 mL e o nível de mercúrio no tubo é 200 mm em cima de nível externo. O barómetro indica 750 mmHg. Achar o volume às condições padrões.
30) Uma mistura de N2,NO e NO2 é analisada por absorção seletiva dos óxidos de nitrogênio. O volume inicial é de 2,74 ml. Após tratamento com água que absorve o NO2 , o volume ficou de 2,02 ml. Uma solução de sulfato ferroso foi agitada com o gás residual para absorver o NO o que dê um volume residual de 0,25 ml. Todos volumes foram medidos a pressão atmosférica. Negligenciando o vapor de água, qual era a porcentagem de cada gás na mistura original?
31) Uma massa de gás ocupa 825 mL a -30ºC e uma pressão de 0,556 atm. Qual é a pressão num volume de 1000 mL e a 20º C.
32) Calcular a temperatura necessária para mudar 10 litros de Helio a 100K e 0,1 atm para 20 litros e 0,2 atm.
33) Um recipiente contem 2,55 g de neônio ás condições padrões. Qual massa de neônio será contida no mesmo recipiente a 100ºC e uma pressão de 10,0 atm.
34) Numa certa região da alta atmosfera, a temperatura é de -100°C e a massa específica do ar é 10-9 daquela da atmosfera às condições padrões. Supondo a composição da atmosfera constante, qual é a pressão, em mm Hg, da região escolhida da alta atmosfera.
35) A 0°C e 1 atm, a massa específica do nitrogênio é de 1,25 g/l. O nitrogênio que ocupa 1500ml às condições padrões é comprimido a 0°C até 575 atm. O volume de gás chega a 3,92 ml apesar da lei de Boyle. Qual é a massa específica final deste gás não ideal?
36) Descobriu-se que a cânfora passa por uma modificação de cristalinidade a 148°C e a uma pressão 3,15 x 104 kg/cm2 ? Qual é a pressão de transição em atmosferas?
Na pressão atmosférica, o peso da coluna de 1 cm2 de Hg (peso específico = 13,6 gf/cm3) do barômetro é de 76 cm x 13,6 gf/cm3 = 1033 gf/cm2 = 1,033 kgf/cm2 1 atm = 1,033 kgf/cm2
37) Um frasco de 250 ml contém Criptônio a uma pressão de 500mm Hg . Um outro de 450 ml contém Hélio a uma pressão de 950 mmHg. O conteúdo dos dois frascos é misturado conectando e abrindo as tampas. Supondo que todas as operações foram feitas a uma temperatura constante e uniforme, calcular a pressão total final e o volume em % de cada componente. Negligenciar o volume das conexões.
38) A pressão de vapor da água a 80ºC é de 355 mm Hg. Um recipiente de 100 ml contém oxigênio saturado em água a 80oC sendo que a pressão total do gás é de 760 mm Hg. O conteúdo do recipiente é transferido por bombeamento num recipiente de 50 ml à mesma temperatura. Qual é a pressão parcial de oxigênio e de vapor de água e qual é a pressão total após o equilíbrio? Negligenciar o volume de qualquer quantidade de água que poderia condensar.
=>A pressão de vapor é independente da pressão total , só depende da temperatura. Assim a pressão parcial de vapor de água nas condições finais é de 355 mm Hg. Nas condições iniciais, a pressão parcial de oxigênio é de 760 - 355 = 405 mm Hg . Dividindo por dois o volume , levamos a pressão de oxigênio a 810 mm Hg . A pressão total final será de 355 + 810 = 1165 mm Hg.
Os exercícios aqui propostos estão resolvidos passo a passo. TODOS os exercícios estão sob GNU Free Document Licence.
