Questões de Concurso sobre Termodinâmica e Equilíbrio de Fases

Na análise de DSC, a temperatura de transição vítrea (Tg) é determinada em função da mudança na posição da linha base decorrente da variação de

Considere que um mol de gás ideal, inicialmente a 27 ºC e 1 atm, contido em um sistema pistão-cilindro, se expanda isobaricamente até duplicar o seu volume inicial. A expansão ocorre gradativamente e não há atrito entre o pistão e as paredes do cilindro, tornado o processo reversível. Além disso, as paredes do sistema permitem a troca térmica entre o gás e as vizinhanças.

Dados:

$R=8,314Pa.m^3.K^{-1}.mo{l}^{-1}$

$PV=nRT$

$T\left(K\right)=T\left(ºC\right)+273$

Nesse contexto, a temperatura do gás, em ºC, ao final desse processo será igual a

Considerando-se uma fornalha cuja parede é plana e através da qual ocorre a transferência de calor por condução, assume-se que essa parede tenha espessura L, área da seção transversal A e que seja constituída de um material de condutividade térmica k. Na superfície do lado interno dessa parede, a temperatura é T₁ e, externamente à parede, a temperatura é T₂, criando, dessa forma, um gradiente de temperatura ∆T. Nas condições especificadas, caso o engenheiro responsável necessite reduzir as perdas térmicas através da parede por razões econômicas, são possíveis ações a serem tomadas pelo engenheiro:

I. Trocar o material que constituiu a parede por outro com maior condutividade térmica.

II. Reduzir a área superficial do forno.

III. Reduzir a temperatura externa da fornalha.

IV. Aumentar a espessura da parede.

Estão CORRETOS:

A parede de uma caldeira é composta de três camadas: 10 cm de tijolo refratário (k = 1,560 W/m·K), seguida de 23 cm de tijolo isolante de caulim (k = 0,073 W/m·K) e finalmente 5 cm de tijolo de alvenaria (k = 1,0 W/m·K). A temperatura da superfície interna da parede é 1.370 K e da superfície externa é 360 K. Quais são as temperaturas nas superfícies de contato (em K)?

Com os dados de pressão e temperatura em determinada condição termodinâmica, o volume específico de um determinado gás é obtido através da modelagem escolhida para a equação de estado. Se a modelagem for a de gás perfeito, o volume específico obtido seria igual a 0,012 m³/kg. Porém, se a modelagem for a do fator de compressibilidade, Z, então o valor de 0,006 m³/kg é encontrado.

Com base nessas informações, verifica-se o seguinte:

A 1ª Lei da Termodinâmica diz que a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas processos de transformação de energia.

Para um sistema fechado em repouso, isso se resume

d𝑈 = 𝑑𝑄 + 𝑑𝑊,

onde, U é energia interna; Q, calor, e W, trabalho.

Outra função termodinâmica é a entalpia, H, que está corretamente definida na opção

Um aumento de pressão no sistema onde ocorre a reação II favorece a decomposição do gás AB.

A origem da termodinâmica ocorreu no século XIX, dentro do contexto da Revolução Industrial, e seu surgimento está relacionado à necessidade de descrever a operação das máquinas a vapor e de avaliar o limite dos seus desempenhos, cujos princípios estão reunidos nas Leis da Termodinâmica.

Com relação às Leis da Termodinâmica, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas.

( ) A primeira Lei da Termodinâmica é uma expressão da conservação de energia, envolvendo um sistema e sua vizinhança.

( ) A segunda Lei da Termodinâmica informa sobre sentido espontâneo das transformações físicas e químicas.

( ) A primeira e a segunda Lei da Termodinâmica podem ser abordadas tanto para sistemas fechados quanto para abertos.

Assinale a sequência correta.

Um processo politrópico é qualquer processo termodinâmico que pode ser expresso pela equação: 𝑃𝑉^𝑛 = 𝑐𝑡𝑒, sendo P, pressão; V, volume, e n, índice de politrópico.

Quando n = 1, o processo reversível em gases ideais é denominado

Um balão flexível contém um gás que se comporta idealmente. Na situação inicial, o volume ocupado pelo gás é de 35,0 m³ a 25,0°C e 1,00 atm. Considere o aquecimento do balão, com expansão do volume para 50,0 m³, de tal forma que a pressão permaneceu constante.

Nessa situação final, a temperatura do balão, em K, é

Dado

T(K) = T(°C) + 273

Em um experimento, gás hidrogênio está armazenado em um recipiente esférico feito de níquel de 36 cm de diâmetro externo. A casca do recipiente tem 2 cm de espessura. A concentração do gás hidrogênio na superfície interna é de 0,10 kmol/m³ e insignificante na superfície externa. Nessas condições e considerando que a difusividade do gás hidrogênio no níquel, na condição termodinâmica do experimento, seja de 1,0 × 10⁻¹² m²/s, π = 3 e que a massa molar do gás hidrogênio é 2 kg/kmol, qual a vazão mássica do gás hidrogênio, em kg/s, por difusão através do recipiente de níquel?

A termodinâmica é um campo importante na engenharia química, que permite o estudo e a previsão do comportamento de sistemas termodinâmicos. Nesta questão, será abordado o cálculo da entalpia de uma reação química.

Na reação química 2 A + 3 B → C + 4 D ocorre a uma temperatura constante de 298 K. A entalpia de formação padrão de A, B, C e D é, respectivamente, 200, 300, 500 e 100 kJ/mol. Qual é a variação de entalpia (ΔH) da reação?

A difusividade térmica (α) é a propriedade de transporte que controla um processo de transferência de calor por condução em regime transiente, relacionando a condutividade térmica (k) e a capacidade calorifica volumétrica (ρc_p).

Assinale a opção que indica o material que seria um isolante térmico, baseado nos valores das propriedades citadas, a 300K.

Os calores latentes de vaporização — a energia necessária para realizar a mudança de estado líquido de uma substância pura para o estado gasoso —, no caso dos álcoois, são maiores que os dos alcanos acíclicos, considerando-se cadeias com o mesmo número de átomos de carbono.

Sobre a primeira lei da termodinâmica, marcar C para as afirmativas Certas, E para as Erradas e, após, assinalar a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:

(_) A energia interna é distinta das energias potencial e cinética de um sistema, que são formas externas de energia.

(_) Nas aplicações da primeira lei da termodinâmica, todas as formas de energia devem ser consideradas, menos a energia interna.

(_) Para um sistema isolado, a primeira lei requer que sua energia varie.

(_) Para um sistema fechado (mas não isolado), a primeira lei requer que as variações de energia do sistema sejam exatamente compensadas por variações de energia do exterior.

Um mole de gás ideal monoatômico sofre um processo de expansão isotérmica, na temperatura T, entre os volumes V₀ e 3V₀, e o trabalho realizado por esse gás é W₁. Um mole de outro gás ideal, diatômico, sofre o mesmo processo de expansão isotérmica, na mesma temperatura T, também entre os volumes V₀ e 3V₀, e, nesse caso, o trabalho realizado será W₂.

Nesse contexto, o valor W₂/W₁ é igual a

A velocidade do som para um gás ideal é dada pela expressão c = (kRT)^0,5, onde k é a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante e R é a constante do gás. T indica a temperatura em K. Os efeitos de compressibilidade são indicados como relevantes a partir de um número de Mach, M, = 0,3 (razão entre a velocidade do escoamento e a velocidade do som no meio em questão).

Se a velocidade para M = 0,3 de um determinado gás (R = 300 J/kg.K) for igual a 106,5 m/s, a 27 ºC, a velocidade, em m/s, para a temperatura de 927 ºC será

Um diagrama de fases é um tipo de gráfico que mostra as condições de equilíbrio entre as fases termodinamicamente distintas. Os mais simples diagramas de fases são diagramas pressão-temperatura de uma substância pura. Os eixos correspondem à pressão e à temperatura. O diagrama de fase mostra, em espaço pressão-temperatura, as linhas de equilíbrio ou contornos de fase entre as três fases de sólido, líquido e gás.

A figura a seguir apresenta o diagrama de fases da água pura.

Analise as afirmativas abaixo em relação ao diagrama.

1. O ponto A representa o ponto de ebulição da água a 1,0 atm.

2. Na temperatura de 0,01°C e pressão de 4,58 mmHg, a água na fase sólida sublima.

3. À medida que a pressão aumenta, o ponto de fusão da água aumenta.

4. O ponto B representa o equilíbrio entre as fases líquida e vapor.

5. O ponto C representa o equilíbrio entre a fase sólida e a de vapor.

Assinale a alternativa que indica todas as afirmativas corretas.

A entropia molar é uma medida da quantidade de desordem ou Incerteza em um sistema termodinâmico. É uma grandeza termodinâmica que mede a dispersão da energia e a quantidade de informação presente em um sistema. Para cada par apresentado, assinale a alternativa que apresenta as espécies com maior entropia molar a 298K:

I -HBr_(g)e HF_(g)

II- I_2(s) el_2(I)

III-Ar _(g) a 1atm e Ar _(g) a 2atm

Uma usina de energia térmica utiliza um ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade. A água é aquecida à alta temperatura e à alta pressão em uma caldeira, como resultado a água vaporiza e aciona uma turbina que gera eletricidade. O vapor é, então, condensado e recirculado para a caldeira.

Admitindo-se o uso do ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade, constata-se que a(o)