Questões de Concurso Sobre termodinâmica e equilíbrio de fases em engenharia química e química industrial

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Q1090271 Engenharia Química e Química Industrial
O diagrama de fases pode ser representado por gráficos em função de P x T a partir das equações de pressão de vapor de um ou mais componentes. Na construção desses gráficos, é possível encontrar a temperatura normal de ebulição, utilizando-se a equação para a pressão de vapor do líquido a pressão atmosférica. Sabe-se que as pressões saturadas de vapor para as fases sólida e líquida se cruzam no ponto triplo e que a temperatura, Tpt, do ponto triplo é de 1260 K.
As equações para a pressão de vapor do NaF sólido e líquido com a pressão são, respectivamente, as seguintes:
Inp = Imagem associada para resolução da questão - 2,01lnT + 33,740 Inp = Imagem associada para resolução da questão - 2,52lnT + 34,660
O calor de fusão, ∆H, do fluoreto de sódio (NaF), no ponto triplo, em KJ, é
Dado pressão na equação em (atm), temperatura na equação em (K) e constante dos gases R = 8,3144 JK-1 mol-1
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Q1090270 Engenharia Química e Química Industrial
Um gás realiza um escoamento adiabático, com uma vazão mássica constante, em um tubo horizontal de área da seção reta também constante. Sabe-se que o volume específico e a velocidade aumentam de acordo com a equação da velocidade máxima (umax) do escoamento neste tubo. Considere que ocorre um processo de escoamento permanente em um sistema de fluidos monofásicos e que o volume de controle só tem uma entrada e uma saída. Qual a expressão do valor da velocidade máxima (umax)?
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Q1090269 Engenharia Química e Química Industrial
Uma máquina térmica de uma central termoelétrica opera entre um reservatório térmico a 823 K e o ambiente a 300K. Sabe-se que a taxa de transferência de calor do reservatório a alta temperatura para a máquina é de 1 MW, e a potência da máquina, ou seja, a taxa de realização de trabalho é de 450 KW.
A eficiência dessa máquina térmica é de
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Q1090268 Engenharia Química e Química Industrial
Considere a função de estado da energia interna U=U(S,V) e sua expressão diferencial dU=TdS-pdV. Correlacione com a entalpia H=H(S,P) e sua expressão H=U+PV.
A relação de Maxwell correspondente é
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Q1090267 Engenharia Química e Química Industrial
Um metal apresenta massa de 1 kg e sofre uma pressão, em um processo isotérmico e reversível, de 0,5 a 100 MPa. Sabendo-se que a temperatura do bloco é de 298 K, o calor transferido em J por Kg desse metal nessa mudança de fase é
Dado Expansão volumétrica = α = 5,0 x 10-5 K-1 Volume específico = v = 0,000114 m3/Kg
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Q1090266 Engenharia Química e Química Industrial
Um ciclo de refrigeração a ar em que ocorre um processo de expansão numa turbina está representado na Figura abaixo.
Imagem associada para resolução da questão
Considere o ciclo-padrão a ar de refrigeração simples, onde o ar entra no compressor a 0,1 MPa e 253 K, deixando-o a 0,5 MPa. O modelo utilizado para o ar é de gás perfeito com Cp = 1,0035 KJ Kg-1 K-1, Cv = 0,7165 KJ Kg-1 K-1 para uma temperatura de 300K.
Cada processo ocorre em regime permanente e não ocorrem variações de energia cinética ou potencial no sistema.
Sabendo-se que o ar entra na turbina a 288 K, o coeficiente de eficácia desse ciclo é de
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Q1090264 Engenharia Química e Química Industrial
Uma máquina térmica reversível operando com um gás ideal absorve 2,0 KJ a 350 °C, realizando trabalho e rejeitando calor a 40 °C.
Qual o trabalho realizado, em KJ?
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Q1090263 Engenharia Química e Química Industrial
A formação do trióxido de enxofre (SO3(g)) ocorre a partir da oxidação do dióxido de enxofre (SO2(g)), reagindo com oxigênio (O2(g)) a temperatura de 960K e a constante de equilíbrio nesta temperatura de Kp=10.
A energia de Gibbs nessas condições, em KJmol-1, é
Dado Pressões parciais, em bar, do SO2(g), O2(g), SO3(g), respectivamente, 10-3, 0,20, 10-4. Constante dos gases, R = 8,314 J.-1 .mol-1; Logaritmo Neperiano, ln(5)=1,609; ln(10)=2,303.
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Q1090262 Engenharia Química e Química Industrial
A pressão de vapor do benzeno e tolueno puro a 293 K são, respectivamente, 0,1 bar e 0,03 bar. Sabe-se que a solução contém 1,2 moles de benzeno e 1,3 moles de tolueno.
Considerando-se a idealidade, a composição da fase vapor em equilíbrio com a solução é
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Q1090261 Engenharia Química e Química Industrial
Uma quantidade de ar a uma temperatura de 290K é comprimida de 101,3 KN/m2 a 2065 KN/m2 em um compressor de dois estágios. O compressor opera com uma eficiência mecânica de 85%, e a relação entre pressão e volume durante a compressão e expansão do gás é PV1,25 = Constante. Sabe-se que as taxas de compressão dos dois cilindros são iguais, e o refrigerador intermediário possui 100% de eficiência.
O trabalho de compressão em KJ por Kg de ar comprimido é
Dado a T=290 K, volume específico = 0,826 m3/Kg
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Q934231 Engenharia Química e Química Industrial


    O O2 (g) produzido na decomposição de 4,00 mol de H2O2 foi coletado a uma pressão de 1,00 atm e uma temperatura de 300 K. Posteriormente, o gás foi comprimido adiabaticamente pelo deslocamento de um pistão móvel até que a pressão interna atingisse 300 atm. Imediatamente após a compressão, a temperatura verificada foi T2.

A figura precedente mostra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) dos gases O2 e CO2 em função da pressão para a temperatura T2. Considerando a situação hipotética apresentada e as informações fornecidas, que a constante universal dos gases seja igual a 0,082 atm × L × mol-1 × K-1 , que a 300 K e 1,00 atm o O2 (g) e o CO2 (g) apresentem comportamento de gás ideal, e que a 300 atm e a uma temperatura T2 o O2 (g) e o CO2 (g) obedeçam a equação de estado de van der Waals expressa como: Imagem associada para resolução da questão  julgue o item que segue.


A partir do gráfico apresentado, conclui-se que o CO2 (g) apresenta a constante b na equação de van der Waals inferior à do O2 (g).

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Q934230 Engenharia Química e Química Industrial


    O O2 (g) produzido na decomposição de 4,00 mol de H2O2 foi coletado a uma pressão de 1,00 atm e uma temperatura de 300 K. Posteriormente, o gás foi comprimido adiabaticamente pelo deslocamento de um pistão móvel até que a pressão interna atingisse 300 atm. Imediatamente após a compressão, a temperatura verificada foi T2.

A figura precedente mostra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) dos gases O2 e CO2 em função da pressão para a temperatura T2. Considerando a situação hipotética apresentada e as informações fornecidas, que a constante universal dos gases seja igual a 0,082 atm × L × mol-1 × K-1 , que a 300 K e 1,00 atm o O2 (g) e o CO2 (g) apresentem comportamento de gás ideal, e que a 300 atm e a uma temperatura T2 o O2 (g) e o CO2 (g) obedeçam a equação de estado de van der Waals expressa como: Imagem associada para resolução da questão julgue o item que segue.


Quando atingida a pressão de 300 atm e a temperatura T2, o volume ocupado pelo gás será menor do que aquele que seria ocupado, nas mesmas condições, por um gás ideal.

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Q934228 Engenharia Química e Química Industrial


    O O2 (g) produzido na decomposição de 4,00 mol de H2O2 foi coletado a uma pressão de 1,00 atm e uma temperatura de 300 K. Posteriormente, o gás foi comprimido adiabaticamente pelo deslocamento de um pistão móvel até que a pressão interna atingisse 300 atm. Imediatamente após a compressão, a temperatura verificada foi T2.

A figura precedente mostra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) dos gases O2 e CO2 em função da pressão para a temperatura T2. Considerando a situação hipotética apresentada e as informações fornecidas, que a constante universal dos gases seja igual a 0,082 atm × L × mol-1 × K-1 , que a 300 K e 1,00 atm o O2 (g) e o CO2 (g) apresentem comportamento de gás ideal, e que a 300 atm e a uma temperatura T2 o O2 (g) e o CO2 (g) obedeçam a equação de estado de van der Waals expressa como: Imagem associada para resolução da questão julgue o item que segue.


A uma pressão de 1,00 atm e temperatura de 300 K, o volume ocupado pelo O2 (g) formado na decomposição de 4,00 mol de H2O2 será superior a 46,0 L.

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Q913314 Engenharia Química e Química Industrial
O diagrama de fase de uma substância permite identificar a fase mais estável da substância em determinada temperatura e pressão. A partir do diagrama de fase do CO2, apresentado a seguir, identifique a única afirmação INCORRETA.
Imagem associada para resolução da questão
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Q913303 Engenharia Química e Química Industrial
Os fenômenos naturais podem ser compreendidos por meio das leis da Termodinâmica. Sobre elas e as propriedades da matéria NÃO é correto afirmar:
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Q913290 Engenharia Química e Química Industrial
No laboratório de controle de qualidade de uma indústria petroquímica, equivocadamente uma amostra de benzeno puro foi misturada à outra de hexano, também puro. Com o objetivo de determinar a composição molar da mistura, uma pequena amostra foi transferida para recipiente fechado e mantida a 25 ºC até que o equilíbrio líquido-vapor fosse estabelecido. Então, o vapor da mistura foi analisado por cromatografia gasosa, que indicou haver 25 %, em mol, de hexano. Considerando o sistema ideal e que a pressão de vapor do hexano puro é 135 mmHg e do benzeno é 95,1 mmHg, a 25 ºC, assinale a alternativa que contem a porcentagem molar de hexano no líquido em equilíbrio com o vapor a 25 ºC.
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Q913289 Engenharia Química e Química Industrial
O Carbonato de cálcio ocorre em duas formas cristalinas, calcita e aragonita. Sabendo que o ∆Gº para a reação CaCO3 (calcita) CaCO3 (aragonita) é 1,24 kJ/mol a 25 ºC e que as densidades da calcita e da aragonita, a 25 ºC, são 2,710 g/mL e 2,930 g/mL, respectivamente, indique a alternativa que apresenta a pressão em que essas duas formas cristalinas do CaCO3 estarão em equilíbrio, a 25ºC.
Alternativas
Q909064 Engenharia Química e Química Industrial

Observe o gráfico que demonstra a região de duas fases e a continuidade dos estados.


Imagem associada para resolução da questão


De acordo com a figura anterior, analise as afirmativas a seguir.


I. Os pontos A e C pertencem à mesma isoterma.

II. O ponto C representa um estado gasoso e o ponto A um sólido obtido comprimindo-se o gás isotermicamente.

III. A reta EA mostra quando o volume é mantido constante e o gás é resfriado, diminuindo a pressão.

IV. Em nenhum instante dessa série de mudanças o ponto que representa o estado do gás passou através da região de duas fases.


Estão corretas as afirmativas

Alternativas
Q909061 Engenharia Química e Química Industrial

Afirma-se que ΔG é o critério básico de espontaneidade. Uma reação ocorre espontaneamente se ΔG tem valor negativo. Lembrando que por tratamento termodinâmico, a fórmula da variação da energia livre padrão é definida por: ΔGo = – RT ln K. Se substituirmos R por 8,31 x 10–3 (quilojoules por Kelvin) e ln K por 2,30 log10 K, tem-se a seguinte fórmula descrita:


ΔGo (em quilojoules) = –2,30(8,31 x 10–3 )T log10K = –0,0191T log10K


Assinale a alternativa que NÃO contempla a energia livre padrão em sua fórmula substituída:

Alternativas
Q901191 Engenharia Química e Química Industrial
Um gás ideal, inicialmente em (p0 ,V0 ,T0), passa por um processo termodinâmico constituído por duas etapas: I) uma expansão isobárica até 2V0 ; II) uma compressão isotérmica até V0 .
Sendo (pf ,Tf ), respectivamente, a pressão e a temperatura ao fim do processo acima, podem ser escritas essas duas grandezas, em função de (p0 ,T0 ), como:
Alternativas
Respostas
181: C
182: C
183: B
184: E
185: D
186: D
187: C
188: E
189: E
190: B
191: E
192: C
193: C
194: A
195: A
196: A
197: C
198: D
199: B
200: A