Questões de Concurso sobre Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess

A bomba calorimétrica é um equipamento utilizado para a determinação do poder calorífico de amostras sólidas ou líquidas por meio da combustão das amostras em atmosfera com excesso de oxigênio. Nesse aparato, pode-se medir o calor de combustão de substâncias puras, como o naftaleno (C₁₀H₈), cuja reação de combustão completa não balanceada é:

Considerando que uma massa m de naftaleno foi queimada em uma bomba calorimétrica (V constante) de capacidade calorífica C_c, (J/°C), indicando uma variação de temperatura Δt (°C), e que os gases são ideais e o volume dos sólidos e líquidos é desprezível, assinale a alternativa que apresenta corretamente a expressão da variação de entalpia de combustão (ΔH) do naftaleno.

Dados: MM (naftaleno) = 128 g/mol; P = pressão (kPa); V = volume (L); R = constante universal dos gases perfeitos (J/mol.K); T = temperatura absoluta (K); e ΔH = ΔU + (PV), em que ΔU é a variação da energia interna do sistema (J).

Em um laboratório de química, uma equipe de pesquisadores está investigando a reação entre dois reagentes, A e B, que ocorre em uma solução aquosa. Para estudar a cinética da reação, os pesquisadores decidem realizar experimentos variando a concentração dos reagentes e a temperatura da solução. Em um dos experimentos, a temperatura foi aumentada de 25°C para 35°C, a taxa de reação foi dobrada. No entanto, quando a concentração de A foi dobrada, a taxa de reação também aumentou, mas não na mesma proporção. Com base nesses resultados, assinale a alternativa que descreve, corretamente, o efeito combinado da temperatura e da concentração sobre a taxa de reação, considerando-se a equação de Arrhenius e a lei da taxa de reação.

Controlar e fornecer calor de maneira eficiente e segura são atividades cruciais para a eficácia, economia e segurança das operações e/ou processos industriais. Neste sentido, o conhecimento sobre os mecanismos de transferência de calor é fundamental para o aproveitamento energético do calor gerado ou consumido durante as etapas de processamento das matérias-primas, até a obtenção do produto final. A condução é um dos mecanismos de transferência de calor que

Em uma reação química conduzida à pressão constante, se o sistema liberar 45 kJ.mol${}^{-1}$ de calor (Q) e realizar 20 kJ.mol${}^{-1}$ de trabalho de expansão (W), a variação da entalpia será de ‑45 kJ.mol${}^{-1}$.

A formação de amônia pode ser realizada pela reação entre o gás nitrogênio e o gás hidrogênio, conforme a equação química a seguir.

N₂ (g) + H₂ (g) ➔ NH₃, (g) ∆H = -92 kJ

Para essa reação, o valor negativo da variação de entalpia indica que a reação é fortemente endotérmica, com a liberação de 92 kJ de energia.

Pense em um processo onde ocorre a pressão constante e envolve uma reação exotérmica na qual a entropia do sistema também diminui. Assinale a alternativa correta sobre a espontaneidade desse processo em diferentes condições de temperatura.

Pelo ciclo de Born‑Haber, é possível calcular a energia de rede, que é a energia liberada quando os íons são reunidos a partir de uma separação infinita, formando um mol de composto sólido.

A quantidade de energia necessária para fazer uma unidade de massa de substância mudar de estado é chamada de calor latente, que pode ser de fusão ou de vaporização.

O calor é considerado uma energia em trânsito, ou seja, uma energia que está sendo transferida de um corpo para outro em função da diferença de temperatura entre eles, sendo que a temperatura entre os corpos se iguala quando ocorre a transferência de energia de um corpo mais frio para um corpo menos frio.

A formação de uma solução aquosa de iodeto de potássio, segundo a equação química KI(s) → K⁺_(aq) + I^–_(aq), envolve a ruptura do retículo cristalino (ΔH_ret = 632 kJ/mol) seguida da hidratação dos íons (ΔH_hid = –611 kJ/mol). Com base nessas informações, o calor de solução será de:

Um evaporador de simples efeito está sendo utilizado para concentrar uma solução cuja vazão mássica de alimentação (F) no evaporador é de 10 kg/h. Sabe-se que a entalpia da corrente de alimentação (H_F) é igual a 4 kJ/kg. Essa solução de alimentação, inicialmente, contém 10% de sólidos ($x$_F), em massa, e deve ser concentrada até atingir 20% de sólidos ($x$_L), em massa. Para concentrar essa solução, está disponível uma corrente de vapor saturado, cuja entalpia de vaporização (𝜆_s) é igual a 2 kJ/kg. Esse vapor deve ser utilizado para aquecer a solução, de forma que não haja contato direto entre o vapor de aquecimento e a solução a ser concentrada. O vapor é alimentado no evaporador como vapor saturado, e deixa o evaporador na forma de líquido saturado. A solução, depois de concentrada, é removida do evaporador através de duas correntes: uma corrente líquida (L), e uma corrente vapor (V), cujas entalpias são, respectivamente, iguais a 5 kJ/kg (H_L) e 7 kJ/kg (H_V). Considerando que o sólido a ser concentrado é um composto não-volátil, e que não há troca de calor entre o ambiente externo e o evaporador, a quantidade de vapor (S) que deve ser consumido para realizar a evaporação descrita anteriormente é igual a

Um trocador de calor é constituído por um miolo central na forma de um tambor que gira em torno de um eixo de modo que uma parte qualquer passa periodicamente através da corrente quente e, em seguida, através da corrente fria. O calor armazenado no miolo durante o contato com o gás quente é transferido para o gás frio durante o contato com a corrente fria. Este modelo de trocador de calor é denominado

A respeito das Leis da Termodinâmica, avalie as afirmativas a seguir:

I. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia total do universo é constante.

II. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia total do universo é constante, enquanto a Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que a entropia de um sistema isolado sempre aumenta ou permanece constante.

III.A Terceira Lei da Termodinâmica estabelece que é impossível atingir o zero absoluto em um processo físico.

É correto o que se afirma em:

Assinale a alternativa que denomina corretamente a energia que está relacionada ao grau de agitação das partículas que compõem a matéria, ou seja, a energia que é transferida na forma de calor, entre corpos e sistemas, sempre do mais para o menos energético.

As mudanças químicas podem resultar na liberação ou absorção de calor. Elas também podem provocar a realização de trabalho, tanto no próprio sistema quanto no sistema da vizinhança. A função termodinâmica chamada entalpia responde pelo fluxo de calor nas mudanças químicas que ocorrem à pressão constante quando nenhuma forma de trabalho é realizada, a não ser trabalho PV. Sobre a entalpia, analise as afirmativas a seguir.

I. É uma propriedade extensiva. Portanto, a magnitude do ΔH é diretamente proporcional à quantidade de reagente consumida no processo.

II. A variação de entalpia para uma reação depende do estado dos reagentes e dos produtos.

III. A variação de entalpia para uma reação é igual em valores absolutos, mas oposta em sinais para o ΔH da reação inversa.

Está correto o que se afirma em

Entalpia de dissolução pode ser definida pela quantidade de calor absorvido ou liberado por um sólido durante a dissolução em um solvente. Seu valor depende de três etapas:

1. Quebra da interação soluto-soluto (endotérmica);

2. Quebra da Interação solvente-solvente (endotérmica);

3. Formação da interação solvente-soluto (exotérmica).

A dissolução do cloreto de sódio em água é endotérmica (+3,87 KJ.mol^-1), sendo possível afirmar que o calor da quebra das interações solvente-solvente e soluto-soluto é

Catalisadores frequentemente são utilizados em altíssimas temperaturas de reação e, portanto, é importante entender como estes materiais se comportam nessas condições. Normalmente, a reatividade, e consequentemente a performance de um catalisador está ligada à fase cristalina do material, que pode ser alterada com a temperatura. Dentre os métodos listados abaixo, a técnica de análise térmica mais apropriada para se detectar a transição de fase cristalina em uma amostra é a

O Joule (Símbolo J) é uma unidade de medida de energia no Sistema Internacional de Unidades (SI). É definido como a quantidade de trabalho realizada quando uma força de um newton desloca uma massa por uma distância de um metro na direção da força. O Joule pode ser descrito em termos de unidades fundamentais como

Uma reação reversível que seja exotérmica em um sentido será endotérmica no sentido oposto; se uma reação química libera calor, ela é exotérmica; se, durante uma reação química, calor é absorvido do meio, então a reação em questão é endotérmica.

A entalpia não é uma função de estado, o que significa que sua variação depende do caminho percorrido, e não apenas dos estados inicial e final.