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Físico-Química

Problemas Atkins
• Os habitantes de Netuno revelou que eles têm uma escala de temperatura semelhante à Celsius, mas com base no ponto de fusão do hidrogênio (0ºN) e no ponto de ebulição do hidrogênio (100ºN). Sabe-se que os netunianos conhecem o comportamento dos gases perfeitos e que, no limite da pressão nula, sabem que o valor de pV é 28 dm3 atm a 0ºN e 40 dm3 atm a 100ºN.Qual o valor do zero absolutode temperatura na escala netuniana?

Problemas Atkins
• A lei de Charles se escreve como V=V0(1+aq). Para o nitrogênio a 0ºC, obtiveram-se os seguintes valores de a:
p (Torr) 103a(ºC) 749,7 3,6717 599,6 3,6697 333,1 3,6665 98,6 3,6643

• Com esses valores estime o melhor valor do zero absoluto de temperatura na escala Celsius.

B
3.672 3.671 3.670 3.6693.668

B
3.667 3.666 3.665 3.664 3.663 0 100 200 300 400 500 600 700 800

A

Problemas Atkins
• Um termômetro de gás perfeito, a volume constante, exibe a pressão de 6,69 kPa na temperatura no ponto triplo da água (273,16 K). • (a) que variação de pressão mostra uma variação de 1 K nesta temperatura? • (b) que pressão corresponderá à temperatura de 100ºC? • (c) que variação de pressão indicaa variação de 1 K na temperatura de 100ºC?

Problemas Atkins
• Calcule o volume molar do cloro gasoso, a 350 K e 2,3 atm, com: • (a) equação dos gases perfeitos • (b) equação de van der Waals

Problemas Atkins
• Calcule o volume ocupado por 1 mol de N2 com a equação de van der Waals na forma de expansão virial: • (a) à temperatura crítica • (b) à temperatura de Boyle • (c) à temperatura deinversão Admita que a pressão seja, nos dois casos, de 10 atm. A que temperatura o gás tem comportamento mais próximo do de um gás perfeito? Dados: Tc=126,3 K, a = 1,352 dm6 atm mol-2, b = 0,0387 dm3 mol-1

Problemas Atkins
• A massa específica do vapor de água a 327,6 atm e 776,4 K é 133,2 kg m-3. Sabendo-se que para a água Tc = 647,4 K, pc = 218,3 atm, , a = 5,464 dm6 atm mol-2, b = 0,03049dm3 mol-1 e M = 18,02 g mol-1, calcule: • (a) volume molar • (b) Z a partir dos dados • (c) Z a partir da equação de van der Waals na forma da equação virial

Problemas Atkins
• Estime os coeficientes a e b da equação de estado de Dieterici a partir das coordenadas críticas do xenônio. Calcule a pressão exercida por 1 mol de Xe confinado num vaso de 1 dm3 a 25ºC.

1ª primeira lei datermodinâmica
• Sistema: parte do universo que desejamos estudar • Vizinhanças: parte externa do sistema, na qual fazemos as observações e as medidas • Fronteira: superfície real ou imaginária que separa o sistema e suas vizinhanças

Tipos de sistemas
• Sistema aberto: pode trocar matéria e energia com a vizinhança • Sistema fechado: não pode trocar matéria, mas pode trocar energia com a vizinhança• Sistema isolado: não pode trocar matéria, nem trocar energia com a vizinhança

Trabalho (w)
• Trabalho é definido como o movimento contra uma força que se opõe ao deslocamento

Energia
• A energia de um sistema é sua capacidade de realizar trabalho • Quando se efetua trabalho sobre um sistema (w>0), a energia do sistema aumenta (e.g., compressão de um gás) • Quando o sistema realizatrabalho (w0) ou realizando trabalho sobre ele (w>0) • A energia interna de um sistema pode ser reduzida retirando-se calor do sistema (q> Vi, bem como o gás se expande contra

uma pressão constante (pex). Portanto:

= − ∆
• Se Vf >>> Vi, DV ≈ Vf

Exemplo
= − ∆ = − ( − ) = − = = = − = − = −

exemplo
• Reação: Fe(s) + 2 HCl(aq)  FeCl2(aq) + H2(g)
50 = = = 0,9 55,85= 2 = −2 = −0,9 × 8,314 × 298 = 2229,8 J

Trocas térmicas
• A energia interna de um sistema é dada por: dU = dq + dwexp + dwe • Se não houver trabalho de expansão (wexp) ou trabalho extra (we): dU = dq • Em termos de transformação finita: DU = qv

Calorimetria
• Calorimetria é o estudo do calor transferido durante um processo físico e químico • O calor liberado ou absorve durante...
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