Questões de Engenharia Química e Química Industrial - Termodinâmica e Equilíbrio de Fases para Concurso

A entropia molar é uma medida da quantidade de desordem ou Incerteza em um sistema termodinâmico. É uma grandeza termodinâmica que mede a dispersão da energia e a quantidade de informação presente em um sistema. Para cada par apresentado, assinale a alternativa que apresenta as espécies com maior entropia molar a 298K:

I -HBr_(g)e HF_(g)

II- I_2(s) el_2(I)

III-Ar _(g) a 1atm e Ar _(g) a 2atm

A droga cocaína pode ser consumida em diferentes formas de apresentação, dependendo principalmente se a substância se encontra na forma de sal ou base livre e das características físicoquímicas com que ela é comercializada (pedra, pó, pasta; oxidada, adulterada, diluída).

(Fonte: BRUNI, Aline Thais. et al. Fundamentos de Quimica Forense. 2 ed Campinas, SP: Ed. Millenium, 2019.

Abaixo temos a conversão química entre cocaína base livre e o sal de cocaína.

Diante do exposto e considerando sistema em equilíbrio e processo direto com liberação de energia a pressão constante sob forma de calor, assinale a alternativa correta.

A área da Físico-Química conhecida como termodinâmica ocupa-se do estudo das transformações da energia, em particular da transformação de calor em trabalho e vice-versa. Sobre o assunto em questão, é correto afirmar que:

Os compostos de coordenação estão presentes na maioria dos processos químicos que envolvem espécies inorgânicas em temperaturas não muito elevadas. Assim é que em fenômenos vitais como a respiração e a fotossíntese (entre outros), em incontáveis processos industriais importantes no cotidano e em um número incalculável de experimentos de laboratórios, sempre estão envolvidos processos ou produtos relacionados à Quimica de Coordenação.

(Fonte: DE FARIAS, Robson. Química de coordenação: fundamentos e atualidades. 2.ed. Campinas, SP: Ed Atomo, 2009).

Sobre os compostos citados no texto, podemos afirmar que:

A 1ª Lei da Termodinâmica diz que a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas processos de transformação de energia.
Para um sistema fechado em repouso, isso se resume

dU = dQ + dW,

onde, U é energia interna; Q, calor, e W, trabalho. Outra função termodinâmica é a entalpia, H, que está corretamente definida na opção

Em meio aquoso, a solubilidade do cromo depende dos equilíbrios representados nas equações químicas abaixo.

Cr(OH)_3(s) ⇌ Cr³⁺ _(aq) + 3OH^- _(aq); K_ps = 10^-30 Cr(OH)_3(s) + OH^- _(aq) ⇌ Cr(OH)^- _{4  (aq)}; K_s = 10^-0,4 


Considerando-se a concentração analítica de cromo de 0,010 mol L^-1 , conclui-se que o cromo estará quantitativamente

A reação de formação de ácido nítrico na atmosfera é um processo endotérmico cujo equilíbrio é representado na equação química abaixo.

2 NO_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} + H₂ O (g) ⇌ 2 HNO_{3 (g)}

Considere que a reação foi simulada em laboratório, num reator com êmbolo, cujo volume e aquecimento podem ser variados.
É possível deslocar o equilíbrio para formar mais HNO₃ , quando

Qual é o tipo de corrosão que ocorre por um mecanismo exclusivamente químico? 

Existem diversas substâncias que atuam como inibidores da corrosão por água do mar.
NÃO é adequado para essa finalidade o

Uma placa plana vertical, de espessura L, deve separar dois ambientes. A face esquerda dessa placa está exposta a um ambiente evacuado. A temperatura dessa face é T_Q. A face direita da placa está exposta a um ambiente convecção que está à temperatura Tinf e com coeficiente de troca de calor por convecção igual a h. O número de Biot é definido por h L / k, onde k é a condutividade térmica do material da placa. O regime é permanente, e as propriedades não variam com a temperatura.
Com essas informações, constata-se o seguinte:

Um trocador de calor deve ser usado para aquecer água, que está inicialmente a 35 ºC. A temperatura de saída dessa corrente, de capacidade térmica = 3,6 kJ/K.s, deve ser calculada. O óleo, que será utilizado como fluido de aquecimento, entra a 180 ºC, e sai a 75 ºC, e sua capacidade térmica é 3,6 kJ/K.s
A temperatura desejada, em ºC, vale

Com os dados de pressão e temperatura em determinada condição termodinâmica, o volume específico de um determinado gás é obtido através da modelagem escolhida para a equação de estado. Se a modelagem for a de gás perfeito, o volume específico obtido seria igual a 0,012 m³ /kg. Porém, se a modelagem for a do fator de compressibilidade, Z, então o valor de 0,006 m³ /kg é encontrado.
Com base nessas informações, verifica-se o seguinte:

Um calorímetro de combustão acoplado à análise cromatográfica permite estimar a composição de saída dos gases. No calorímetro ocorre combustão total formando H₂ O e CO₂ segundo a estequiometria.


C_x H_y + y (x + y/4)  O₂ → x CO₂ + y/2 H₂ O

Admita a composição molar do combustível C_x H_y em que a razão y/x = 2

Se for empregado O₂ com 100% de excesso, então, a razão molar N₂ /CO₂ esperada na análise do gás de exaustão é, aproximadamente, de 


Dado N₂ /O₂ no ar ≈ 3,7 

Associe as características de sistemas fluidos aos processos.

CARACTERÍSTICA 

I – redução da concentração molar das espécies

II – aumento da concentração mássica das espécies

III – constância aproximada da fração volumétrica das espécies

IV – aproximação da composição da espécie não volátil na fase gás pela sua pressão de vapor

PROCESSO

P – compressão de gás

Q – bombeamento de um líquido

R – transporte de um combustível por caminhões

S – escoamento de um gás ao longo de um tubo isotérmico

T – armazenamento de um combustível em reservatórios de teto fixo com controle de pressão

As associações corretas são: 

Considere os cilindros de gases A, B e C com a condição inicial (composições molares) apresentada na Tabela abaixo. Os seguintes procedimentos são executados em sequência:

• O cilindro A recebe matéria do cilindro B até que o cilindro A atinja 5 atm de pressão. • O cilindro A recebe então matéria do cilindro C até que o cilindro A atinja 10 atm de pressão.





A fração molar de H₂ S no cilindro A ao final dos procedimentos é, aproximadamente,

Um poço de gás associado (óleo + gás) produz aproximadamente:

• 700 m³ /dia de óleo (medidos na condição de 300 K) • 12.000 m³ /dia de gás natural (medidos na condição de 300 K, 1 atm)

Considerando-se uma condição de escoamento de 360 K e 15 atm e densidade do líquido constante, a vazão volumétrica total (gás + líquido), em m³ /dia, é, aproximadamente,

Considere o reator de reforma de metano, em fase gasosa, ilustrado na Figura. 

Nesse processo, são admitidas as seguintes reações principais:

CH₄ + H₂ O ⇌ CO + 3 . H₂

CH₄ + 2H₂ O ⇌ CO₂ + 4H₂

Sabe-se que a mistura reacional é dividida em diversos reatores menores (tubos reacionais). Como as reações de reforma são endotérmicas, há necessidade de aquecimento, o que é feito pela queima de combustível (geralmente o próprio metano) no forno que envolve os tubos reacionais.

Na condição representada na Figura, a mistura reacional entra a 500ºC e 15 atm e sai a cerca de 890ºC.

Nessas condições, conclui-se que

Seja a equação de estado de Van der Waals para um gás não ideal:

onde: P é a pressão; V, o volume; N, o número de moléculas; T, a temperatura; k_B, a constante de Boltzmann; e a e b são constantes.

No Sistema Internacional (SI), as unidades para a e b são, respectivamente,

Considere as três relações de Maxwell propostas abaixo.

É(são) verdadeira(s) APENAS a(s) relação(ões)

Um mole de gás ideal monoatômico sofre um processo de expansão isotérmica, na temperatura T, entre os volumes V₀ e 3V₀ , e o trabalho realizado por esse gás é W₁ . Um mole de outro gás ideal, diatômico, sofre o mesmo processo de expansão isotérmica, na mesma temperatura T, também entre os volumes V₀ e 3V₀ , e, nesse caso, o trabalho realizado será W₂ .
Nesse contexto, o valor W₂ /W₁ é igual a