Noções teóricas importantes Flashcards
O cálculo da variação de energia interna de 1mol de gás ideal a partir da equação dU = −P dV + µdN é possível para:
- Todos os processos reversíveis.
- Todos os processos quasi-estáticos.
- Todos os processos adiabáticos.
- Todos os processos reversíveis e adiabáticos.
- Nenhuma das anteriores.
Resposta: 3.
Para o gás ideal, U=U(T) (dU = CvdT), então quando, em dU = TdS - PdV + µdN, TdS=0, quer dizer que estamos a falar de processos adiabáticos (dQ=0).
CvdT = -PdV + µdN
Considere uma panela destapada com 1 litro de água a aquecer ao lume em que a temperatura da água passe de Ti = 288 K para Tf = 373 K. Nesse processo a energia transferida para a água por calor Q é igual a:
- ∆U
- ∆H
- ∆G
- ∆F
- Nenhuma das anteriores.
Resposta: 2.
A panela está destapada, logo o processo de aquecimento da água ocorre a pressão constante, e a quantidade de energia transferida para a água por calor é dada pela variação da entalpi (H).
Considere um sistema que verifica a propriedade de extensividade. Classifique cada uma das seguintes afirmações como verdadeira ou falsa.
- Só existe uma maneira de definir o potencial químico termodinamicamente.
- O potencial químico de substâncias puras pode medir-se directamente em laboratório com
um potenciómetro. - Só faz sentido falar em potencial químico quando ocorrem reacções químicas num sistema.
- O potencial químico de um sistema é a soma dos potenciais químicos de cada uma das partes
que compõem o sistema. - O potencial químico de 2 mol de A é o dobro do potencial químico de uma 1 mol de A.
- O potencial químico de um sistema composto por uma espécie de partículas é a energia molar
de Gibbs. - O potencial químico é independente de T e P, uma vez que se pode definir como a derivada
parcial da energia livre de Gibbs em ordem a T e P. - Num sistema composto por várias espécies de partículas os potenciais químicos das várias
espécies não são todos independentes se P e T forem constantes. - Os potencias químicos da fase sólida e da fase líquida são iguais ao longo de toda a curva de
coexistência sólido-liquído. - No ponto triplo os potencias químicos das fases sólida, líquida e gasosa são iguais.
- F
- F
- F
- F
- F
- V
- F
- V
- V
- V
O potencial químico pode ser definido como a derivada parcial de qualquer potencial termodinâmico em ordem a N. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Todos os processos quasi-estáticos são reversíveis. Verdadeiro ou Falso?
Falso. Todos os reversíveis são quasi-estáticos, mas o contrário não é verdade.
Explique porque é que é incorreto afirmar que um determinado sistema termodinâmico contém uma certa quantidade de calor.
Não há uma forma de identificar uma parte da energia interna de um sistema termodinâmico como sendo calor, porque o calor é energia térmica em trânsito de corpos mais quentes para corpos mais frios, ou seja, é um processo de transferência de energia, não a energia em si.
O calor específico e a capacidade calorífica molar são propriedades ______________, porque são fruto do quociente entre propriedades ______________ (a capacidade calorífica e m ou n).
intensivas; extensivas
∆Uuniverse = ∆U +∆Usurroundings = 0
Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A máquina de Carnot é a máquina mais eficiente que opera entre dois reservatórios de calor. No entanto, o seu rendimento não é igual a 1, isto é, não há a conversão completa da energia térmica em trabalho. Diga em que condições é que o rendimento na máquina de Carnot seria igual a 1.
Se a temperatura do reservatório frio fosse 0K ou/e se a temperatura do quente tendesse para infinito.
Para provar o Teorema de Carnot que duas máquinas é preciso combinar e que enunciado é que é violado como consequência dessa combinação?
Combina-se uma máquina com um rendimento superior ao da máquina de Carnot com uma máquina de Carnot invertida. No fim, o enunciado violado é o de Clausius.
O que é um processo isentrópico?
Um processo isentrópico é um processo no qual dS=0, logo, é um outro nome para um processo adiabático.
Se a energia térmica transferida como calor for transferida reversivelmente, e equação abaixo pode ser reescrita como?
dU = dQ - PdV
dU = TdS - PdV
A entropia está associada ao número de microestados desorganizados compatíveis com um determinado macroestado de equilíbrio. Verdadeiro ou Falso?
Falso. Um maior entropia está associadada a um maior número de microestados, ordenados ou desordenados, compatíveis com um certo macroestado de equilíbrio.
Enuncie o Teorema de Nernst.
A variação da entropia em qualquer processo isotérmico reversível tende para zero quando a temperatura do processo tende para o zero absoluto (T = 0K).
Porque é que não se pode dizer que o Teorema de Nernst é universal?
Diz-se que não é universal, porque existem sistemas quânticos para os quais o seu estado fundamental é degenerado. Ou seja, nestes casos, a degenerescência do estado fundamental depende de um parâmetro externo X e, assim, como a degenerescência do estado fundamental define a entropia do sistema termodinâmico, esta deixa de ser independente de X quando T = 0K.
Enuncie o Teorema da Inatingibilidade de Nernst.
Nenhum processo isentrópico que se inicie a uma temperatura que não é o zero absoluto consegue trazer a temperatura do sistema para o zero absoluto. Isto é, não é possível arrefecer nenhum sistema termodinâmico até T = 0K num número FINITO de processos isotérmicos e isentrópicos. O Teorema não impede, no entanto, que se atinja o zero absoluto seguindo um outro tipo de processos de equilíbrio ou processos de não equilíbrio.
Se a temperatura for mantida constante durante um processo termodinâmico que envolve a transferência de energia como trabalho, o trabalho comporta-se como uma função de estado e a energia livre de _________________ pode ser interpretada como sendo o _____________ ____________ _______________ feito pelo ou sobre o sistema.
Helmholtz; trabalho máximo reversível
Se T e P forem mantidos constantes, a ___________ ____________ ___ ___________ pode ser interpretada como sendo o trabalho feito pelo (ou sobre) o sistema, exceto o ______________ ____ _____________.
energia livre de Gibbs; trabalho de expansão
O potencial químico representa a variação de energia interna associada à transferência de uma partícula de ou para o sistema termodinâmico. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
O potencial químico está relacionado com o número de partículas da mesma maneira que a temperatura está associada à _____________ ____________ e a pressão com o ______________.
energia interna; volume
(“So, just like energy must change to equalise the temperature, and volume must change to equalise the pressure, the number of particles must change to equalise the chemical potential.” & “In approaching equilibrium, particles flow from parts with high chemical potential to parts with low chemical potential.”)
For a multicomponent system with m types of particles, there will be __________ independent intensive variables.
m + 1
O número de propriedades intensivas independentes que são precisas para especificar e caraterizar o estado de um sistema termodinâmico é o número de graus de liberdade termodinâmica. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Defina transição de fase de primeira ordem e transição de fase de segunda ordem.
- Uma transição de fase de primeira ordem é aquela para a qual pelo menos uma das primeiras derivadas das energias livres de Gibbs e de Helmholtz são descontínuas.
- Uma transição de fase de segunda ordem é aquela para a qual todas as primeiras derivadas das energias livres são contínuas, mas pelo menos uma das suas segundas derivadas são descontínuas.
Acima da temperatura crítica, a equação de van der Waals descreve corretamente o comportamento de um fluido real. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A equação de van der Waals descreve corretamente o comportamento de um fluido real na região de coexistência líquido-sólido. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Qualquer fluido com as mesmas pressão e temperatura reduzidas tem o mesmo volume reduzido. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Enuncie o princípio dos estados correspondentes.
Substâncias diferentes nos mesmos estados reduzidos comportam-se da mesma forma. Ou seja, substâncias nos mesmos estados reduzidos estão em estados correspondentes.
O modelo de van der Waals fornece corretamente o valor de P0 (pressão de vapor). Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
O quociente de compressibilidade universal mede o quê?
Mede o quão o modelo de van der Waals difere no modelo do gás ideal (Z_C=1 significa que os modelos coincidem). No entanto, o seu valor experimental foi calculado como sendo cerca de 0,375.
(densidade −densidadeC) ∝ (−t)^beta
Qual é o valor experimental do expoente crítico?
beta = 1/3
Resultados experimentais mostram que, na proximidade do ponto crítico, as propriedades termodinâmicas são determinadas por leis de
potência do tipo: : X ∼ t^k, sendo t = (T - TC)/TC. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Qual é a fase que minimiza a entalpia?
É a fase líquida.
Qual é a fase que maximiza a entropia?
É a fase gasosa.
No ponto crítico, o volume da fase gasosa coincide com o volume da fase ___________ e não há distinção entre as duas fases o ________ ___________ desaparece.
líquida; calor latente
Qualquer transição de fase de primeira ordem está associada à existência de _________ __________?
calor latente
O número de partículas que colide com a superfície é proporcional à ____________ do gás. Segundo van der Waals, a rede de forças atrativas a atuar em cada partícula em qualquer direção é proporcional à _______________ _____ _____________ no seu campo de influência. Assim, a rede de forças atrativas a atuar em cada partícula na superfície do recipiente vai ser proporcional ao _____________ ____ _____________ ____ ______.
densidade; densidade de moléculas; quadrado da densidade do gás.
Num elemento de volume dvxdvydvz, todas as posições são equiprováveis. Porquê?
Porque não se estabelecem forças intermoleculares entre as partículas.
No modelo do gás real, as partículas interagem com a superfície do recipiente. Verdadeiro ou Falso?
Falso
