Questões de Concurso sobre Termodinâmica e Equilíbrio de Fases

Em um sistema em equilíbrio, 3 mols de gás nitrogênio encontram-se saturados com 2 mols de vapor d’água a 333 K. Nessa temperatura, a pressão de vapor da água é 20 kPa.

Nesse sistema, a pressão parcial do gás nitrogênio, em kPa, corresponde a

Dois diagramas de temperatura contra composição de equilíbrio, Txy, um deles para o sistema benzeno-tolueno à pressão P, e o outro, para o mesmo sistema à pressão P*, são apresentados abaixo na mesma Figura. Os valores da pressão não são apresentados aqui, mas se informa que eles são diferentes entre si.

Considere, para fins de análise, a Figura delimitada em 5 regiões:

I – região acima da curva Ty-P*;

II – região entre as curvas Tx-P* e Ty-P*;

III – toda a região acima da curva Ty-P;

IV – região entre as curvas Tx-P e Ty-P;

V – região abaixo da curva Tx-P.

A região que apresenta coexistência de duas fases para a maior das duas pressões é a

Uma tubulação cilíndrica deve ser projetada para o transporte de água sob temperatura elevada. Os dados de projeto dessa tubulação são:

Raio interno: r_i [m]

Raio externo: r_e [m]

Comprimento: L [m]

Temperatura na superfície interna: T_i [ºC]

Temperatura na superfície externa: T_e [ºC]

Condutividade térmica do material formador da tubulação:

K [W m^-1 ºC^-1]

A resistência térmica associada a essa tubulação corresponde a

Para o estudo de um sistema compressível simples, as equações de Maxwell relacionam as derivadas parciais das propriedades P, s, T e v.

Lembrando que a equação fundamental da termodinâmica é dG = –sdT + VdP, a relação ${\left(\frac{\partial s}{\partial P}\right)}_T$, para um gás cuja equação de estado é P(v – a) = RT, corresponde a

Em um processo, 300 kJ de energia são fornecidos para a expansão isotérmica de um gás ideal.

Nesse processo, o trabalho de expansão realizado pelo gás e a variação de energia interna do gás são, respectivamente, iguais a

Dióxido de carbono é armazenado em um recipiente nas seguintes condições-padrão: temperatura 273 K e pressão 100 kPa.

Assumindo que o dióxido de carbono apresente comportamento de gás ideal, sua densidade, em kg m^-3, nessas condições, é aproximadamente igual a

A estrutura de Lewis da molécula de oxigênio mostra que ela tem uma ligação dupla e um completo emparelhamento de elétrons. Do ponto de vista da teoria dos orbitais moleculares, em relação à molécula O₂⁺ , um químico fez as seguintes observações.

I. A molécula O₂⁺ tem apenas um elétron desemparelhado.

II. A ordem de ligação da molécula O₂⁺ é igual a 2.

III. A entalpia de ligação da molécula O₂⁺ é maior que da molécula O₂.

Estão corretas as afirmativas:

Uma mistura gasosa de hidrocarbonetos é formada por 0,4 mol de CH₄ , 0,7 mol de C₂H₆ e 0,9 mol de C₃H₈ . Essa mistura se encontra em um reservatório sob pressão total de 200 kPa.

A pressão parcial de CH₄ nessa mistura é igual a

A formação do trióxido de enxofre (SO_3(g)) ocorre a partir da oxidação do dióxido de enxofre (SO_2(g)), reagindo com oxigênio (O_2(g)) a temperatura de 960K e a constante de equilíbrio nesta temperatura de Kp=10.

A energia de Gibbs nessas condições, em KJmol^-1 , é

Dado

Pressões parciais, em bar, do SO_2(g), O_2(g), SO_3(g), respectivamente, 10^-3 , 0,20, 10^-4 . Constante dos gases, R = 8,314 J.K^-1 .mol^-1 ; Logaritmo Neperiano, ln(5)=1,609; ln(10)=2,303.

Em um sistema mantido a 300 K, 4 g de H₂ se expandem isotermicamente e reversivelmente de 5 para 10 L.

Assumindo-se o comportamento de gás ideal para o H₂ , o trabalho de expansão realizado por esse gás, em kJ, é igual a

Dado

Constante dos gases: 8,31 J mol^-1 K^-1

ln 2 = 0,69

Massa molar H2 : 2 g mol^-1

Usando os conceitos de Entropia (S) aplicados às reações químicas, observe a reação química 2A(l) + B(s) → 2C(g). A Entropia dessa reação química varia do seguinte modo:

Sobre as operações unitárias térmicas, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas.

( ) O processo de cristalização inicia-se pela adição de um solvente conhecido com uma temperatura mais alta, viabilizando a solubilidade do soluto e a formação de uma solução saturada.

( ) A fusão fracionada é uma operação unitária utilizada para separar soluto e solvente de uma amostra de interesse que tem diferentes temperaturas de fusão.

( ) A solidificação fracionada consiste em reduzir a temperatura de uma mistura de líquidos ao ponto que cada componente solidificado vai sendo retirado.

( ) A esterificação é uma operação unitária que favorece o crescimento do cristal de interesse aplicando condições termodinâmicas favoráveis.

Assinale a sequência CORRETA.

A pressão de vapor do benzeno e tolueno puro a 293 K são, respectivamente, 0,1 bar e 0,03 bar. Sabe-se que a solução contém 1,2 moles de benzeno e 1,3 moles de tolueno.

Considerando-se a idealidade, a composição da fase vapor em equilíbrio com a solução é

Um gás realiza um escoamento adiabático, com uma vazão mássica constante, em um tubo horizontal de área da seção reta também constante. Sabe-se que o volume específico e a velocidade aumentam de acordo com a equação da velocidade máxima (u_max) do escoamento neste tubo. Considere que ocorre um processo de escoamento permanente em um sistema de fluidos monofásicos e que o volume de controle só tem uma entrada e uma saída.

Qual a expressão do valor da velocidade máxima (u_max)?

Um engenheiro de processamento está analisando um ciclo frigorífico que utiliza freon-12 como fluido de trabalho e decide fazer essa análise adotando a hipótese de que o ciclo seja ideal. É de conhecimento que esse ciclo tem capacidade de refrigeração de 4 kW, ao passo que o coeficiente de eficácia e o trabalho no compressor são iguais a 4 kJ/kg e 20 kJ/kg, respectivamente.

Qual é a vazão de refrigeração nesse ciclo frigorífico?

Uma máquina térmica reversível operando com um gás ideal absorve 2,0 KJ a 350 °C, realizando trabalho e rejeitando calor a 40 °C.

Qual o trabalho realizado, em KJ?

Muitos foram os pesquisadores que contribuíram para as leis conhecidas como Leis dos Gases. Algumas das contribuições mais importantes dos gases ideais estão resumidas nos postulados na lei de Boyle, lei de Charles, lei de Gay-Lussac e lei de Clapeyron.

Com relação às leis dos gases, analise as afirmativas a seguir

I. De acordo com a lei de Boyle, a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais entre si para um gás ideal.

II. De acordo com a lei de Gay-Lussac, a velocidade de difusão e de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade.

III. De acordo com a lei de Charles, o volume de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

IV. De acordo com a lei de Clapeyron, à volume constante, a pressão de uma certa massa constante de um gás é proporcional à temperatura absoluta a qual está submetida.

Está correto apenas o que se afirma em