Questões Militares de Química - Termodinâmica: Energia Interna, Trabalho, Energia Livre de Gibbs e Entropia

    O tetranitrato de pentaeritritol (PETN) é um composto de estrutura cristalina amplamente utilizado para fins militares, como explosivo secundário de detonadores. A reação de sua detonação pode ser descrita pela equação a seguir.
C₅H₈N₄O₁₂ (s) → 4 H₂O (g) + 3 CO₂ (g) + 2 N₂ (g) + 2 CO (g)
     As entalpias padrão de formação (), a 1 atm e 298 K, são informadas na tabela a seguir. 


A partir desses dados, é correto concluir que a variação de entalpia para a reação de detonação de PETN, a 1 atm e 298 K, é 

Foi adicionada a uma bomba calorimétrica selada, com volume invariável a 25 ºC, uma mistura gasosa de um hidrocarboneto saturado e oxigênio, com pressão total P₁ , em proporção estequiométrica para reação de combustão completa.

Após acionada a ignição, a mistura gasosa reagiu completamente. Considerando que o volume do líquido formado na reação é desprezível em relação ao volume total do compartimento e que a pressão P₂ no interior da bomba calorimétrica após a reação 25 ºC é igual a 0,5 x P₁ , a fórmula molecular do hidrocarboneto empregado no experimento é: 

Considere as seguintes representações de equações de reação:

I.  A (g) + B (g) → AB (s)         ΔH^o > 0

II. C (l) + D (s) → CD (g)           ΔH^o > 0

A respeito da espontaneidade dessas reações, é correto afirmar que

A figura apresenta um diagrama de temperatura-composição de um azeótropo de ponto de ebulição mínimo. 

A figura apresenta um diagrama de temperatura-composição de um azeótropo de ponto de ebulição mínimo. 

Assinale a alternativa que se refere a uma propriedade extensiva da matéria relacionada à composição e ao funcionamento de veículos automotivos.

A figura abaixo mostra um ciclo fechado de um gás. A variação da energia interna do gás ao passar de A para C ao longo da trajetória ABC é igual a -150 J. Quando passa de C para D, o gás recebe 110 J na forma de calor. Mais 420 J são recebidos quando o gás passa de D para A. Sabendo disso, determine o trabalho realizado sobre o gás quando passa de C para D, considerando que a figura não foi desenhada em escala, e assinale a opção correta.  

Considere as seguintes afirmações sobre processos termodinâmicos, que podem ocorrer em uma ou mais etapas, em que ∆T se refere à variação de temperatura entre os estados inicial e final:
I. Um processo termodinâmico é definido pelo estado final e estado inicial do sistema.
II. ∆T é sempre nula em um processo isotérmico.
III. A troca de calor envolvida em um processo isotérmico deve ser nula (q = 0).
IV. Todo processo em que ∆T = 0 é um processo isotérmico.
V. ∆T = 0 para todo processo em sistema isolado.
Assinale a opção que contém as afirmações ERRADAS:

Sistemas compostos por água e tensoativos em diferentes proporções, depois de homogeneizados, passam por um processo termodinâmico quando atingem temperaturas em torno de 0 °C. A variação de entalpia (∆H) desse processo foi determinada para cada mistura em função da composição do sistema, conforme apresentado no gráfico. Considere que o ponto de fusão do tensoativo puro é menor que -20 °C e o calor latente de fusão da água pura é 334 J.g^-1. Sobre esses sistemas são feitas as seguintes afirmações: 
I. O ∆H refere-se à transição de fase do tensoativo.
II. O calor latente de fusão do tensoativo puro é -180 J.g^-1.
III. Até 35% em massa de água pode se apresentar na forma associada à substância e não funde. IV. O ∆H é proporcional à quantidade de água não associada ao tensoativo.
Com base no gráfico e nas informações do enunciado, assinale a opção que indica a(s) afirmação(ões) CORRETA(S). 

Considere as seguintes proposições sobre processos termodinâmicos:
I. A entropia permanece constante em um sistema fechado que sofre a ação de um processo reversível. II. A variação de entropia é nula dentro do sistema quando ele opera em um ciclo de Carnot. III. O valor absoluto da variação da energia interna de um gás ideal numa expansão reversível adiabática é maior que numa expansão reversível isotérmica. IV. Energia interna é uma propriedade cuja variação pode ser medida pelo trabalho adiabático realizado entre dois estados.
Das afirmações acima, está(ão) ERRADA(S) apenas

Sem entrar em ebulição, 1,0 L de água aquecido por um cientista absorveu 2,5 kJ de calor. Uma vez que o calor é absorvido a volume constante, a variação de energia interna (∆E) para esse sistema é:

Imagine um cubo de gelo derretendo na palma da mão, na temperatura de 37 ºC. No cubo de gelo, a entropia ________ e a entropia da vizinhança ________. Nesse processo, a entalpia da água ________.
Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas.

Um aluno resolveu pôr em prática o que havia aprendido sobre gases e a primeira lei da termodinâmica em sua escola. Chegando à sua casa, ele pegou um saco plástico de cor preta e o encheu com ar até a metade do seu volume; em seguida, vedou o saco de forma que não fosse permitida a troca de matéria entre o interior e o exterior do saco plástico. O aluno observou que, no início, nada tinha ocorrido, mas, após algumas horas, exposto ao sol, o saco plástico tinha o seu volume ocupado por completo.
Considerando que o saco plástico e o ar em seu interior formam o sistema observado e que o ar comporta-se como um gás ideal, o aluno descreveu as seguintes conclusões: I – Antes de atingir o volume máximo do saco plástico, a variação da energia interna do sistema é nula. II – O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero. III – Trata-se de um sistema adiabático. IV – Devido ao aumento do volume do saco plástico, deduz-se que a massa de ar no interior do saco também aumentou.
Julgue se as conclusões do aluno são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa correta:

Sem entrar em ebulição, 1,0 L de água aquecido por um cientista absorveu 2,5 kJ de calor. Uma vez que o calor é absorvido a volume constante, a variação de energia interna (∆E) para esse sistema é:

Imagine um cubo de gelo derretendo na palma da mão, na temperatura de 37 ºC. No cubo de gelo, a entropia _____________ e a entropia da vizinhança _____________ . Nesse processo, a entalpia da água ______________ .
Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas.

Na mitocôndria, ocorre o processo final das vias de degradação oxidativa, chamado de cadeia de transporte de elétrons. Nesse processo, os elétrons provindos do NADH e FADH2 são transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de elétrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos elétrons é a molécula de oxigênio, que é convertida em água. O potencial redox está relacionado com a energia livre através da relação ∆G = nF(-∆E), em que ∆G é a variação de energia livre, ∆E é a variação de potencial, n é número de elétrons e F é a constante de Faraday. Na tabela abaixo, são fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de elétrons e os respectivos valores de potencial de redução.

Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de elétrons deve percorrer a sequência mostrada em:

Considere as reações abaixo:

Assinale a alternativa correta.

Considere a expansão de um gás ideal inicialmente contido em um recipiente de 1 L sob pressão de 10 atm. O processo de expansão pode ser realizado de duas maneiras diferentes, ambas à temperatura constante:

I. Expansão em uma etapa, contra a pressão externa constante de 1 atm, levando o volume final do recipiente a 10 L.

II. Expansão em duas etapas: na primeira, o gás expande contra a pressão externa constante de 5 atm até atingir um volume de 2 L; na segunda etapa, o gás expande contra uma pressão constante de 1 atm atingindo o volume final de 10 L.

Com base nestas informações, assinale a proposição CORRETA.