Questões de Concurso
Sobre termodinâmica: energia interna, trabalho, energia livre de gibbs e entropia em química
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I. O agente oxidante é a espécie que sofre redução no cátodo e apresenta maior potencial de redução.
II. O agente redutor é a espécie que sofre oxidação no ânodo e apresenta menor potencial de redução.
III. Quanto maior o valor da diferença de potencial-padrão (ΔE°) da pilha, maior será o valor da constante de equilíbrio (K) da reação global.
IV. Se ΔE° for negativo, a reação no sentido direto é espontânea e a constante de equilíbrio é maior que 1.
A 298 K, a variação de entalpia padrão é ΔH° = +90,25 kJ/mol e a variação de entropia padrão é ΔS° = +12,4 J/mol·K. Considerando esses dados, assinale a alternativa que apresenta o valor da variação de energia livre padrão (ΔG°) e a correspondente classificação da reação quanto à espontaneidade nessas condições.
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
De elevada relevância industrial na produção de fertilizantes nitrogenados, essa reação pode ser analisada sob o ponto de vista termodinâmico. Considerando a variação da energia livre de Gibbs (∆G) antes e no estado de equilíbrio químico para essa reação, em condições de temperatura e pressão constantes, assinale a alternativa correta.
No que se refere aos conceitos de eletroquímica, julgue o item a seguir.
Uma célula eletroquímica cuja força eletromotriz é negativa opera espontaneamente.
Considere a reação de formação do metanol e os dados termoquímicos a seguir:
CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l).
Considerando T = 298 K, a análise termoquímica correta é:
(__)A primeira lei da termodinâmica estabelece que a energia total de um sistema isolado é conservada, podendo ser transformada de uma forma em outra.
(__)A segunda lei da termodinâmica postula que a entropia total de um sistema isolado tende a aumentar com o tempo em processos espontâneos.
(__)A terceira lei da termodinâmica afirma que a entropia de um cristal perfeito no zero absoluto de temperatura é infinita devido ao desordenamento eletrônico.
(__)A lei zero da termodinâmica fundamenta o conceito de temperatura, estabelecendo as condições necessárias para o equilíbrio térmico entre sistemas.
Após análise, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta dos itens acima, de cima para baixo:
A partir dessas informações, e considerando a convenção da IUPAC e que a reação
2 Fe2+(aq) + I2(s) ⇌ 2 Fe3+(aq) + 2 I − (aq)
ocorra em uma célula eletroquímica, julgue o item que se segue.
A variação da energia livre de Gibbs-padrão (ΔGº) para a reação em apreço é negativa, com valor inferior a −45 kJ/mol, o que indica que a reação é espontânea nas condições-padrão.
A entropia de Boltzmann-Gibbs é definida por SBG = kBlnΩ, em que Ω representa o número de microestados acessíveis de um sistema fechado e kB , uma constante de proporcionalidade. Para sistemas independentes A e B, o número de microestados do sistema combinado fatoriza da seguinte forma:Ω A+B = ΩAΩB . Em 1988, Tsallis propôs uma generalização, a entropia de Tsallis ( Sq), que, para sistemas independentes, satisfaz Sq (A+B) = Sq(A) + Sq(B) + (1 -q) Sq(A) Sq(B), com real. Com base nessas informações e nas leis da termodinâmica química, julgue o seguinte item.
Considerando-se que os sistemas A e B sejam independentes, com interações entre si desprezíveis e restrições bem definidas, é correto concluir que a entropia SBG do sistema composto é aditiva.
A entropia de Boltzmann-Gibbs é definida por SBG = kBlnΩ, em que Ω representa o número de microestados acessíveis de um sistema fechado e kB , uma constante de proporcionalidade. Para sistemas independentes A e B, o número de microestados do sistema combinado fatoriza da seguinte forma:Ω A+B = ΩAΩB . Em 1988, Tsallis propôs uma generalização, a entropia de Tsallis ( Sq), que, para sistemas independentes, satisfaz Sq (A+B) = Sq(A) + Sq(B) + (1 -q) Sq(A) Sq(B), com real. Com base nessas informações e nas leis da termodinâmica química, julgue o seguinte item.
Considerando-se a entropia de Tsallis, caso os sistemas A e B sejam colocados em contato, a entropia do sistema final (A + B) não será aditiva, independentemente do valor do parâmetro q.
Considerando os princípios da termodinâmica química e suas aplicações na previsão da espontaneidade e do equilíbrio de sistemas, julgue o item subsequente.
Uma reação química endotérmica não pode ocorrer espontaneamente em nenhuma condição de temperatura, pois o aumento da entalpia do sistema viola o princípio da minimização de energia.
Considerando os princípios da termodinâmica química e suas aplicações na previsão da espontaneidade e do equilíbrio de sistemas, julgue o item subsequente.
Em um processo adiabático irreversível em um sistema fechado, a variação de entropia do sistema é necessariamente positiva, pois não há transferência de calor e a entropia gerada internamente é maior que zero.
Considerando os princípios da termodinâmica química e suas aplicações na previsão da espontaneidade e do equilíbrio de sistemas, julgue o item subsequente.
A variação da energia de Gibbs corresponde ao trabalho máximo de expansão que um sistema pode realizar em um processo reversível a temperatura e pressão constantes.
Considerando os princípios da termodinâmica química e suas aplicações na previsão da espontaneidade e do equilíbrio de sistemas, julgue o item subsequente.
Para que ocorra a transferência espontânea de matéria entre duas fases em contato térmico e mecânico, a espécie química deve migrar da fase na qual seu potencial químico é menor para a fase na qual seu potencial químico é maior, até que a igualdade de potenciais seja estabelecida.
Considerando os princípios da termodinâmica química e suas aplicações na previsão da espontaneidade e do equilíbrio de sistemas, julgue o item subsequente.
A temperatura e pressão constantes, a mistura de dois gases ideais puros é um processo espontâneo governado exclusivamente pelo aumento da entropia, uma vez que a entalpia de mistura para gases ideais é nula.
A figura (A) representa uma expansão de um gás ideal contra pressão externa constante (pext). A área hachurada no gráfico da figura (A) corresponde ao módulo do trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança. A figura (B) mostra um gráfico de pressão (p) versus volume (V) desse mesmo gás, em condições isotérmicas. Com referência à situação ilustrada nas figuras (A) e (B), assumindo que os gases nelas retratados se comportem de forma ideal, que a temperatura na isoterma AB seja TA = TB = 313 K, que a constante dos gases seja R = 0,082 atm∙L∙K−1∙mol−1, que 1 L∙atm = 101 J e que ln(20) = 3, julgue o item a seguir
Contra pext constante, a variação de energia interna do gás será nula se a expansão for isotérmica.
A figura (A) representa uma expansão de um gás ideal contra pressão externa constante (pext). A área hachurada no gráfico da figura (A) corresponde ao módulo do trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança. A figura (B) mostra um gráfico de pressão (p) versus volume (V) desse mesmo gás, em condições isotérmicas. Com referência à situação ilustrada nas figuras (A) e (B), assumindo que os gases nelas retratados se comportem de forma ideal, que a temperatura na isoterma AB seja TA = TB = 313 K, que a constante dos gases seja R = 0,082 atm∙L∙K−1∙mol−1, que 1 L∙atm = 101 J e que ln(20) = 3, julgue o item a seguir
Os trabalhos realizados sobre o gás ao longo dos caminhos ACB e ADB são iguais a 9,5 atm∙L e 190 atm∙L, respectivamente.
A figura (A) representa uma expansão de um gás ideal contra pressão externa constante (pext). A área hachurada no gráfico da figura (A) corresponde ao módulo do trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança. A figura (B) mostra um gráfico de pressão (p) versus volume (V) desse mesmo gás, em condições isotérmicas. Com referência à situação ilustrada nas figuras (A) e (B), assumindo que os gases nelas retratados se comportem de forma ideal, que a temperatura na isoterma AB seja TA = TB = 313 K, que a constante dos gases seja R = 0,082 atm∙L∙K−1∙mol−1, que 1 L∙atm = 101 J e que ln(20) = 3, julgue o item a seguir
O trabalho realizado sobre o gás ao longo da isoterma AB é inferior a 10 atm∙L.
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