Questões de Concurso sobre Termodinâmica e Equilíbrio de Fases

No cálculo do consumo mínimo mássico de oxigênio na combustão de um combustível que contém C, H, S etc., devem ser consideradas as reações de combustão de cada um dos elementos presentes. No caso de um combustível que contém apenas C, H e S, o hidrogênio é o elemento que requer mais massa de oxigênio na combustão.

Determinar o trabalho teórico mínimo para a separação de 1 Kg de ar em oxigênio e nitrogênio. Supor que ar seja constituído por 21 partes em volume de oxigênio e de 79 partes em volume de nitrogênio. A temperatura do ar é de 15 ºC. A temperatura do meio é de 0 ºC. Considerar que os gases são perfeitos, processo isotérmico e Rg = 8,314 J/mol K.

A uma dada temperatura a substância que apresenta o menor ponto de congelação é:

Em tanques cuja estrutura seja constituída de aço carbono com reforços internos de cobre, utilizados para armazenagem de resíduos sólidos com teor considerável de água com eletrólitos dissolvidos, uma medida adequada à prevenção de corrosão galvânica é a instalação de isolante plástico entre os dois metais que compõem a estrutura do tanque.

As superfícies extendidas ou aletas são normalmente utilizadas em sistemas que envolvem a transferência de calor por condução nos sólidos e a transferência de calor por convecção e/ou radiação nas fronteiras do sólido e a vizinhança. Qual é a finalidade mais comum no uso destas superfícies extendidas?

Deseja-se aquecer 70 kg de água (Cp = 4200 J/kg K) de 25 C até 70 C. O combustível disponível para esta operação de aquecimento é o propano (C₃H₈), cuja entalpia de combustão completa é 530,6 kcal/mol. Calcule a massa deste combustível necessária para aquecer a água, se toda energia liberada na combustão for suficiente para tal operação.

Um experimento é desenvolvido para se determinar o coeficiente de troca térmica entre o ar e uma superfície aquecida. Neste experimento, uma esfera, de diâmetro D = 13 mm, de cobre puro é exposta a uma corrente de ar a 25 ºC durante um tempo t₁ = 70 s, onde sua temperatura foi medida por um termômetro digital infravermelho, registrando T₁ = 54 ºC, conforme o esquema abaixo. A temperatura inicial da esfera foi registrada em T(0) = 70 ºC. Encontre coeficiente de transferência de calor entre a esfera e o fluxo de ar e o número de Biot associado. Considere: (1) A temperatura da esfera é espacialmente uniforme, (2) Troca de radiação insignificante, (3) Propriedades do cobre constantes: $\rho$ = 8933 kg/m³, Cp = 389 J/kg K, k = 398 W/m K.

Faça uso das informações a seguir, para responder a questão abaixo:

Um mol de um gás ideal monoatômico realiza o ciclo mostrado na figura. No ponto A, a pressão, o volume e a temperatura são P₁, V₁ e T₁, respectivamente.

Sabendo que T_A = 23 °C, V_A = 2 L e P_A = 12,138 atm, o calor total que entra no sistema por ciclo e o rendimento que opera neste ciclo são iguais a:

Um processo reativo A→B, que apresenta um decaimento da concentração do reagente A ajustável a um polinômio de primeiro grau obedece a uma cinética de primeira ordem.

No caso de um sistema formado por duas fases (α, β) e dois componentes (i, j), em que o componente i se encontra presente apenas na fase α, o potencial químico do componente i na fase β pode ser diferente de zero.

Analise as afirmações a seguir sobre Diagramas de Equilíbrio:

I. A Regra da Alavanca é utilizada para se determinar as proporções das fases em equilíbrio em um campo de duas fases.

II. Ponto Eutético é o ponto onde o equilíbrio é variante, portanto o equilíbrio entre três fases ocorre a uma determinada temperatura e suas composições nas três fases são variáveis.

III. Em termos termodinâmicos, um sistema está em equilíbrio quando sua energia livre é mínima, considerando as condições de temperatura, pressão e composição em que ele se encontra.

IV. Em um sistema binário, quando 3 fases estão em equilíbrio o número de graus de liberdade F é zero. Assim, o equilíbrio é invariante, ou seja, o equilíbrio entre 3 fases ocorre em uma determinada temperatura e as composições das 3 fases são fixas.

O equilíbrio envolvendo os gases N₂O₄ e NO₂ é muito estudado devido à mudança de coloração das substâncias, o que facilita a visualização desse processo.

Considere um tubo selado contendo inicialmente N₂O₄ com pressão parcial de 0,45 atm. e temperatura constante. Após o equilíbrio ser atingido, a pressão parcial determinada para o N₂O₄ foi de 0,08 atm.

Com base nesses dados experimentais, o valor aproximado da constante de equilíbrio em função das pressões parciais dos gases envolvidos, é de

A ligação peptídica é a ligação que se estabelece quando ocorre reação entre dois aminoácidos, conforme a equação química descrita a seguir.

Aminoácido I Aminoácido II Ligação peptídica Água

(grupo amida)

R-CH(NH₂)-COOH + R’-CH(NH₂)-COOH ↔ R-CH(NH₂)-CONHCH(R’)-COOH + H₂O

Considere que 2 mols de molécula do aminoácido I são adicionados para reagir com 1 mol de molécula do aminoácido II. Quando o equilíbrio químico é estabelecido (equilíbrio 1), 20% do aminoácido I é consumido. Em seguida, adicionou-se certa quantidade de mols de molécula do aminoácido II, e 10% do aminoácido I foi consumido até reestabelecer um novo equilíbrio (equilíbrio 2).

Nessas condições, qual é a razão aproximada entre o primeiro e segundo equilíbrios?

Ar comprimido é muito usado nas indústrias para acionamento dos elementos finais de controle. Nesse âmbito, o ar escoa em um conduto com velocidade de 400 m/s, a 27°C.

Assumindo o ar como um gás ideal, o valor aproximado da temperatura de estagnação isentrópica, em kelvin, é

O equilíbrio químico pode ser determinado pela constante de equilíbrio, K, podendo ser expressa pelo logaritmo natural ln(k). Uma pesquisa em um laboratório de química revelou um $\Delta$G° para uma determinada reação de valor igual a 630.000 kJ/kmol a 27°C.

Nessas condições, o valor da constante de equilíbrio é, aproximadamente, de

Um refrigerador idealizado tem um coeficiente de desempenho $\eta$₀ quando a temperatura da fonte quente T_Q for 3 vezes a temperatura da fonte fria T_F.

Se a temperatura da fonte quente for aumentada para cinco vezes a temperatura da fonte fria, o novo coeficiente de desempenho do refrigerador será

Considere a função de estado da energia interna U=U(S,V) e sua expressão diferencial dU=TdS-pdV. Correlacione com a entalpia H=H(S,P) e sua expressão H=U+PV.

A relação de Maxwell correspondente é