Nível 2

Uma pequena gota de mercúrio é adicionada à uma cubeta de $\pu{10 mL}$ em $\pu{300 K}$.

Considere $e^{-12} \approx \pu{6e-6}$.

1. Determine a energia livre padrão de vaporização do mercúrio.

2. Determine a pressão de vapor do mercúrio em $\pu{300 K}.$

3. Determine o número de átomos de mercúrio gasoso na cubeta.

Um tambor selado contém ar seco e uma quantidade muito pequena de acetona líquida em equilíbrio dinâmico com a fase vapor. A pressão parcial da acetona é $\pu{180 Torr}$ e a pressão total no tambor é $\pu{760 Torr}$.

Em uma queda durante seu transporte, o tambor foi danificado e seu volume interno diminuiu para $\pu{80}\%$ do volume inicial, sem que tenha havido vazamento. A temperatura se manteve estável a $\pu{20 \degree C}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da pressão total no tambor após a queda.

Em uma indústria petroquímica deseja-se evaporar toda a água de uma corrente de $\pu{10 m3}$ de petróleo contendo $\pu{0,015}\%$ de água em volume. Para isso, a corrente é alimentada em um tambor para destilação flash. Um permutador de calor externo mantém a temperatura constante no interior do tambor.

A pressão de vapor da água é $\pu{26 Torr}$ e a entalpia de vaporização é $\pu{40 kJ.mol-1}$ nas condições de operação.

1. Determine o volume mínimo do tambor para que toda a água evapore.

2. Determine o calor trocado com o permutador.

Um cilindro provido de um pistão móvel e mantido em temperatura constante de $\pu{90 \degree C}$ é completamente preenchido com $\pu{81 mL}$ de água líquida. O pistão é movido lentamente de modo a aumentar o volume da câmara até $\pu{200 L}$. A pressão da água pura nessa temperatura é $\pu{520 Torr}$.

Considere as proposições:

1. Ocorre vaporização completa da água no cilindro.

2. A pressão interna no cilindro permanece constante até que o volume interno ultrapasse $\pu{195 L}$

3. Quando o volume interno ultrapassa $\pu{195 L},$ a pressão interna passa a diminuir com o aumento do volume.

4. O aumento da temperatura em qualquer instante do processo provocaria um aumento na pressão interna.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Considere dois balões, 1 e 2, com capacidade de $\pu{825 mL}$, inicialmente evacuados e conectados por uma válvula. Os balões são mantidos em temperatura constante de $\pu{25 \degree C}.$

1. No balão 1 foram admitidos $\pu{234 mg}$ de benzeno.

2. No balão 2 foram admitidos $\pu{23 g}$ de tolueno.

A pressão de vapor do benzeno é $\pu{90 Torr}$ e a do tolueno é $\pu{30 Torr}$ nessa temperatura.

1. Determine a pressão no balão 1.

2. Determine a pressão no balão 2.

Considere uma aparelhagem constituída por dois balões, 1 e 2, com capacidade de $\pu{1 L}$, inicialmente evacuados e conectados por uma válvula.

Inicialmente, os balões evacuados, a válvula é fechada e $\pu{1,5 g}$ de dietil-éter, $\ce{C2H5OC2H5}$, são admitidos no balão 1.

A pressão de vapor do dietil-éter é $\pu{57 Torr}$ em $\pu{-45 \degree C}$, $\pu{185 Torr}$ em $\pu{0 \degree C}$, $\pu{534 Torr}$ em $\pu{25 \degree C}$, e desprezível abaixo de $\pu{-86 \degree C}$.

1. Determine a pressão no balão 1 quando a válvula permanece fechada e a temperatura do aparelho é mantida em $\pu{-45 \degree C}$.

2. Determine a pressão no balão 1 quando a válvula permanece fechada e a temperatura do aparelho é mantida em $\pu{25 \degree C}$.

3. Determine a pressão no balão 1 quando a válvula é aberta e a temperatura do aparelho é mantida em $\pu{-45 \degree C}$.

4. Explique o que ocorre no aparelho quando o balão 1 é mantido em $\pu{-45 \degree C}$ e o balão 2 é resfriado a $\pu{-196 \degree C}$ com nitrogênio líquido.

A arsina, $\ce{AsH3}$, é um composto muito tóxico usado na indústria eletrônica para produção de semicondutores.

A pressão de vapor da arsina é $\pu{38 Torr}$ em $\pu{-103 \degree C}$ e $\pu{266 Torr}$ em $\pu{-73 \degree C}$.

1. Determine a entalpia padrão de vaporização do $\ce{AsH3}$.

2. Determine a entropia padrão de vaporização do $\ce{AsH3}$.

3. Determine o ponto de ebulição normal do $\ce{AsH3}$.

A pressão de vapor do cloreto-difluoreto de fosforila, $\ce{OPClF2}$, foi medida em função da temperatura.

1. Determine o ponto de ebulição normal do $\ce{OPClF2}$.

2. Determine a entalpia padrão de vaporização do $\ce{OPClF2}$.

3. Determine a entropia padrão de vaporização do $\ce{OPClF2}$.

A pressão de sublimação do $\ce{NbI5}$ é a pressão do $\ce{NbI5}$ em equilíbrio com o sólido, e é dada pela equação empírica: $$\log(P_\mathrm{sub}/\pu{bar}) = \pu{8,5} - \dfrac{6800}{T/\pu{K}}$$ A pressão de vapor do $\ce{NbI5}$ também pode ser determinada por uma equação empírica: $$\log(P_\mathrm{vap}/\pu{bar}) = \pu{5,5} - \dfrac{4950}{T/\pu{K}}$$

1. Determine o ponto de ebulição normal do $\ce{NbI5}.$

2. Determine o ponto triplo do $\ce{NbI5}.$

3. Determine a entalpia e a entropia de fusão do $\ce{NbI5}.$

Uma das etapas do pré-processamento do petróleo extraído em uma unidade flutuante de armazenamento e transferência envolve a evaporação completa de uma corrente de heptano em temperatura constante. Nas condições de operação, a pressão de vapor do heptano é $\pu{10 kPa}.$

A evaporação do heptano ocorre na taxa de $\pu{2 kg.s-1}$. Para a manutenção da temperatura constante no tanque, um permutador deve fornecer calor ao tanque na taxa de $\pu{48 MJ.min-1}.$

1. Determine a entropia de vaporização do heptano.

2. Determine a entalpia de vaporização do heptano.

3. Determine a temperatura de operação.

4. Determine a energia livre de vaporização do heptano.