Cap 6. resposta atkins de química geral

Cap 6. resposta atkins de química geral

(Parte 1 de 3)

Respostas do Cap.6: Termodinâmica: a primeira Lei – Email: ccffjc@gmail.com

Livro: Princípios de química de Peter Atkins e Loretta Jones Aluno: Caio César Ferreira Florindo – (Pós-graduação UNICAMP)

As questões parecidas nos raciocínios de questões anteriores não serão respondidas

6.1 (a) Isolado termicamente (b) Fechado, pois pode trocar energia com a vizinhança (c) Isolado, pois a energia só dissipa até a água e não pode trocar energia e matéria com a vizinhança fora do calorímetro (d) Aberto, pois energia e gasolina podem ser liberados durante a combustão (e) Fechado, pois somente energia pode ser transferida através e/ou para os silicatos no vidro (f) Aberto, pois energia e matéria são trocados com a vizinhança tanto durante a fotossíntese como na incorporação de nitrogênio pelas raízes das plantas.

6.2 (a) Em um sistema aberto pode-se aumentar a energia interna através da troca de energia (calor e/ou trabalho) e matéria da vizinhança. (b) Já em um sistema fechado pode-se aumentar a energia interna apenas inserindo trabalho e/ou calor através do aumento da temperatura.

6.3 (a) Diâmetro

Considerando a pressão externa como constante, utilizamos a seguinte expressão:

x x

(b) O trabalho, , é positivo em relação a bomba de ar, pois durante a compressão do gás em um recipiente termicamente isolado ocorre um aumento de sua energia interna, ou seja, sua capacidade de realizar trabalho aumenta.

6.4 Segue o mesmo raciocínio da questão 6.3

Pela 1ª lei da termodinâmica, temos que a energia interna:

Altura

Dados Processo endotérmica,

Compressão do gás,

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Pela 1ª lei da termodinâmica, temos que a energia interna:

(b) A pressão do gás será menor, pois uma maior quantidade de energia interna foi perdida durante a realização do trabalho, mesmo com o ganho de calor pelo sistema.

Pela 1ª lei da termodinâmica, temos que a energia interna: e

O trabalho foi realizado contra o sistema 6.8 Segue o mesmo raciocínio da questão 6.7 6.9

Se durante o processo a pressão externa é constante, temos que o trabalho de expansão (sinal negativo, pois o sistema perde energia) realizado é dado pela seguinte expressão:

x x

Portanto,

Praticamente não ocorre variação de energia interna, pois pouco trabalho foi realizado em comparação a grande quantidade de calor que entrou no sistema.

Dados Processo endotérmico,

Expansão do gás,

Dados Aumento de energia,

Expansão do gás,

Calor entra (sinal positivo), Dados

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Novamente considerando a pressão externa constante ao longo de todo o processo, temos:

x x

Pela Física elétrica, temos que a potência é energia sobre o tempo, e essa energia equivale ao calor que entra no cilindro, logo utilizando a regra de cadeia (ou você pode utilizar, , temos que o calor é:

Então, pela 1ª lei da termodinâmica,

Pela 1ª lei da termodinâmica, , logo

6.12 Segue o mesmo raciocínio da questão 6.1

6.13 (a) só é verdadeira se não haver realização de nenhum trabalho, pois em processos adiabáticos só pode ocorre troca de energia na forma de trabalho. (b) é sempre verdadeiro, pois nesses processos apenas o trabalho predomine como forma de energia. (c) isso é falso, pois como já discutido o calor é sempre zero. (d) é falso, pois somente o trabalho predomina como forma de energia.

(e) é verdadeiro, pois apenas essa forma de energia predomina em processos adiabáticos.

Dados Potência, P

Dados

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6.14 (a) só é verdadeira se não haver transferência de calor, pois em processos diatérmicos só pode ocorre troca de energia na forma de calor. (b) é sempre verdadeiro, pois em volume constante o sistema não pode receber e nem realizar trabalho. (c) isso é falso, pois como já discutido o trabalho é sempre zero. (d) é verdadeiro, pois se o trabalho é igual a zero apenas o calor predomina como forma de energia no sistema. (e) é falso, pois apenas o calor está presente como forma de energia em processos diatérmicos.

6.15 (a) Como no sistema a dois componentes temos que encontrar o calor que será fornecido a ambos para causar a variação de temperatura especificada na água e depois somar os calores para encontrar a quantidade de calor real (total) necessária para aquecer o sistema cobre/água.

Observa-se que estamos considerando a mesma variação de temperatura para ambas as substâncias em virtude das mesmas estarem sendo considerado um só sistema.

O calor necessário para causar a especificada é diretamente proporcional a sua, , sendo dado pela seguinte expressão, . Onde m equivale a massa da substância, , capacidade calorífica específica e a variação de temperatura. Portanto o calor necessário para aquecer a água na chaleira de cobre equivale ao calor total e é dado, por:

Dados, Cu CCu

Massa

Dados, H2O Massa

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(b) Percentagem de calor para aquecer a água Perc. = x =

6.16 Segue o mesmo raciocínio da questão 6.15

6.17 Vamos primeiramente encontrar a quantidade de calor presente no pedaço de cobre, por:

Como o problema considera que não há perda de energia (calor) para a vizinhança, então todo o calor contido no pedaço de cobre será transferido para água. Após certo período de tempo depois do contato, as duas substâncias irão ficar em equilíbrio térmico, isto é com a mesma temperatura.

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