Lista de exercícios 1 - Diagrama de fases de sistemas de um componente

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<p>IFRJ – Campus Duque de Caxias</p><p>Físico-Química II – Licenciatura em Química</p><p>Lista de exercícios 1: diagrama de fases de sistemas de um componente</p><p>1) Determine se os potenciais químicos das duas fases a seguir são iguais ou</p><p>diferentes. Se forem diferentes, diga qual dos dois é o mais baixo. Justifique as</p><p>respostas.</p><p>a) Mercúrio líquido ou sólido, em seu ponto de fusão normal de -38,9 ºC.</p><p>b) Água líquida ou gasosa, a 99ºC e 1 atm.</p><p>c) Carbono grafite ou diamante, nas CNTP.</p><p>2) Observe na figura o diagrama de fases do CO2:</p><p>Descreva as mudanças de fase e de graus de liberdade do sistema quando</p><p>variam as seguintes condições:</p><p>a) De 50 K para 350 K, a uma pressão de 1,00 bar;</p><p>b) De 50 K para 350 K, a uma pressão de 10,0 bar;</p><p>c) De 1 para 100 bar, a uma temperatura de 220 K.</p><p>3) A pressão de vapor do mercúrio a 536 K é de 103 Torr. Calcule o ponto de</p><p>ebulição do mercúrio quando a pressão de vapor for de 1 atm. A entalpia de</p><p>vaporização do mercúrio é de 58,7 kJ/mol.</p><p>4) A entalpia de vaporização da água é de 44,0 kJ/mol. Qual a pressão</p><p>necessária para que a água entre em ebulição a 120 ºC?</p><p>5) Se colocarmos água líquida à temperatura ambiente em uma seringa, a</p><p>lacrarmos e puxarmos o êmbolo, há formação de pequenas bolhas de água. A)</p><p>Podemos afirmar que a água está fervendo? B) Estime a pressão dentro da</p><p>seringa.</p><p>6) Qual o ponto de ebulição do 1-butanol sob pressão de 10 atm, sabendo que</p><p>seu ponto de ebulição normal é de 117,2 ºC? A entalpia da vaporização do 1-</p><p>butanol é 45,90 kJ/mol.</p><p>7) Se um material sublima à pressão atmosférica normal, precisamos de</p><p>pressões mais altas ou mais baixas para obtê-lo na fase líquida? Justifique sua</p><p>resposta e esquematize o diagrama de fases dessa substância. Considere que</p><p>o volume do líquido é maior que o volume do sólido.</p><p>8) O benzeno tem sua curva L-V dada pela equação:</p><p>A unidade de P na equação é Torr e a de temperatura é Kelvin. A) Estime a</p><p>entalpia de vaporização da substância; B) Estime a sua temperatura e ebulição</p><p>normal.</p><p>9) A figura abaixo mostra o diagrama de fase do elemento enxofre.</p><p>a) Quantos alótropos são mostrados? B) Qual o alótropo do enxofre mais</p><p>estável nas CNTP? C) Descreva as mudanças do enxofre, à medida que a</p><p>temperatura aumente, a partir de 25 ºC, à pressão de 1 atm.</p><p>10) Enxofre, em sua forma molecular cíclica, com a fórmula S8, é um elemento</p><p>pouco comum nessa forma sólida, uma vez que existem duas outras fases</p><p>sólidas facilmente acessíveis. A forma cristalina rômbica, com densidade igual</p><p>a 2,07 g/cm³, é estável em temperaturas menores do que 95,5 ºC. A fase</p><p>monoclínica, estável em temperaturas maiores do que 95,5 ºC e menores do</p><p>que o ponto de ebulição do enxofre, tem densidade igual a 1,96 g/cm³. Use a</p><p>equação de Clapeyron para estimar a pressão necessária para que o enxofre</p><p>rômbico se torne a fase estável a 100 ºC, se a entropia da transição for 1,00</p><p>J/mol.K. Faça as aproximações necessárias para efetuar o cálculo.</p><p>11) Se são necessários 1,334 megabars de pressão para mudar o ponto de</p><p>fusão de uma substância de 222 ºC para 122 ºC, com uma variação de volume</p><p>molar de -3,22 cm³/mol, qual a entalpia de fusão da substância.</p><p>12) A que pressão o ponto de ebulição da água fica igual a 300 ºC? Se a</p><p>pressão oceânica aumentar em 1 atm para cada 10 m, a que profundidade</p><p>oceânica isso corresponde? Existem oceanos com essa profundidade nesse</p><p>planeta?</p><p>13) A dependência entre a pressão de vapor do dióxido de enxofre sólido e a</p><p>temperatura pode ser representada por log (p/Torr) = 10,6 – 1871/(T/K); para o</p><p>dióxido de enxofre líquido, a relação Temperatura x pressão pode ser</p><p>representada por log (p/Torr) = 8,32 – 1426 / (T/K). A partir das equações</p><p>acima:</p><p>a) calcule o ponto de ebulição padrão do dióxido de enxofre?</p><p>b) usando linearização da equação de Clausius-Clapeyron, determine a</p><p>entalpia de vaporização do dióxido de enxofre.</p><p>c) qual o ponto triplo do dióxido de enxofre?</p>