 ESCOLHA DUAS (02) QUESTÕES DE CADA ÁREA PARA RESPONDER.

PROVA DE CONHECIMENTO EM FÍSICO-QUÍMICA

1 ^o SEMESTRE DE 2018

INSTRUÇÕES

CANDIDATOS AO MESTRADO

 ESCOLHA DUAS (02) QUESTÕES DE CADA ÁREA PARA RESPONDER.

Portanto, serão OITO (08) QUESTÕES respondidas no total.

CANDIDATOS AO DOUTORADO

 ESCOLHA UMA (01) QUESTÃO DE CADA ÁREA PARA RESPONDER.

Além dessas, ESCOLHA DUAS (02) QUESTÕES DE QUALQUER ÁREA PARA RESPONDER. Portanto, serão SEIS (06) QUESTÕES respondidas no total.

Código do Aluno: ______________________________

 Leia atentamente a prova.

 DESLIGUE os seus aparelhos eletrônicos durante a prova (celular, tablet etc.).

INDIQUE COM UM (X) A(S) QUESTÃO(ÕES) RESPONDIDA(S)

( ) QUESTÃO 4A ( ) QUESTÃO 4B ( ) QUESTÃO 4C

PARA USO EXCLUSIVO DA COMISSÃO DE ELABORAÇÃO DE PROVAS

Conferido por: __________________________________ Data: __________

QUESTÃO 4A

1,0 mol de um gás perfeito diatômico (C v,m = 5/2.R), inicialmente à pressão de 10 atm e temperatura de 300 K é submetido a um ciclo reversível seguindo as etapas abaixo:

(A) resfriamento isovolumétrico até a pressão de 1,0 atm;

(B) expansão isobárica até que o volume final referente a 1,0 atm seja alcançado;

(C) compressão isotérmica até que a pressão inicial seja alcançada.

a) Represente o ciclo reversível em um diagrama do tipo p x V (pressão em função do volume)

b) Determine q, w, ΔU e ΔH (em Joule) para cada etapa e também para o ciclo

total. Adicione suas respostas no quadro da página seguinte.

Etapa/Propriedade q w ΔU ΔH A

B

C

Total

QUESTÃO 4B

A carvona, uma cetona com massa molar (M) igual a 150,2 g mol ^-1 , é um líquido incolor presente no óleo essencial de alcarávia, bastante utilizado como flavorizante e agente modificador de fragrâncias. A pressão de vapor observada na mudança de seu estado líquido para vapor varia com a temperatura como segue:

C 57,4 100,4 133,0 157,3 203,5 227,5

p / Torr 1,00 10,0 40,0 100 400 760

A partir dos dados fornecidos:

a) Construa o gráfico linearizado a partir dos dados experimentais e, a partir do

coeficiente angular da reta que melhor se ajusta a esses dados, determine o

valor da entalpia de vaporização da carvona. Dica: Utilize a equação que

relaciona a pressão de vapor e temperatura de ebulição de um líquido.

b) Determine os valores de temperatura de ebulição normal e temperatura de ebulição padrão para a carvona.

c) Quando a carvona congela a 25,2 °C e a pressão de 1,00 bar, a sua

densidade varia de 0,960 g cm ^-3 para 0,990 g cm ^-3 . A entalpia de fusão é 10,60

kJ mol ^-1 . Estime a temperatura de congelamento desse líquido a 100 MPa.

QUESTÃO 4C

A tabela abaixo apresenta os dados termodinâmicos para o metanol a 298 K.

Substância ∆ f H ^ / kJ mol ^-1 S ^ m / J K ^-1 mol ^-1

CH 3 OH (l) – 238,0 126,8

CH 3 OH (g) – 200,0 239,8

a) Determine os valores de ∆ vap H ^ e ∆ vap S ^ para a transição de fase do metanol a 25 °C.

CH ₃ OH(l) → CH ₃ OH(g)

b) Determine o ∆S ^ da vizinhança na vaporização do metanol a 25 ^o C.

c) Considerando suas respostas para os itens a e b, indique qual o estado

físico do metanol a 25 ^o C. Justifique sua resposta com base em conceitos

termodinâmicos.

Tabela 01. Unidades de pressão

Nome Símbolo Valor

pascal 1 Pa 1 N m ^-2 , 1 kg m ^-1 s ^-2

bar 1 bar 10 ⁵ Pa

atmosfera 1 atm 101,325 kPa

torr 1 Torr (101325/760) Pa = 133,322...Pa

milímetros de mercúrio 1 mmHg 133,322...Pa

Tabela 02. Constante dos gases

R Unidade

8,31447 J K ^-1 mol ^-1

8,20574x10 ^-2 dm ³ atm K ^-1 mol ^-1 8,31447x10 ^-2 dm ³ bar K ^-1 mol ^-1

8,31447 Pa m ³ K ^-1 mol ^-1

62,364 dm ³ Torr K ^-1 mol ^-1

1,98721 cal K ^-1 mol ^-1

FORMULÁRIO

nRT

pV  p _J  x _J p

n x _J  n ^J

0 m m

V

Z  V pV _m  RTZ

2 m

m V

a b V p RT 

 

dw dq

dU   dU  C _V dT

dV p

dw   _ex

i f

V nRT V w   ln

pV U

H   dH  C _p dT

RT n U H     _g



nR C

C _p  _V   _T  (  U /  V ) _T

c f f c i

i T V T

V  c  C _{V , m} / R



 i i f

f V V T

p    C _{p , m} / C _{V , m} dT C T

H T

H

T

T p r r

r ^{  }  ^

 ²

1

) ( )

( ₂ ^ ₁ ^



F = C-P+2

T dq

dS  _rev /

i f

V nR V S  ln



i f

T C T S  ln



ts trs

trs T

S   H

 TS

U

A   G  H  TS pdV

TdS

dU   dG  Vdp  SdT





    

 _r G _r H T _r S

T S G

p



 



 









V p G

T

 



 









 

 

  

  1 1 _* T T R

vap H

 p  p ^* e ^{ }

V S dT

dp

ts trs



 

V T

H dT

dp

fus fus



 

)

( ^*

*

* T T

V T p H p

fus

fus 



 



p V p G p

G _m ( _f )  _m ( _i )  _m 

) / ln(

) ( )

( p _f G p _i nRT p _f p _i

G  