Classifique as afirmações a seguir em verdadeiras ou falsas e corrija ou justifique as falsas. A menos que especificado o contrário, assuma que em todos os casos as condições de temperatura e pressão são fixas.
A frequência de colisões no vapor de água pesada,
(
deutério) é maior que a frequência de colisões na água normal, formada pelo isótopo mais leve de hidrogênio.
A frequência de colisões no vapor de água pesada,
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente recebeu uma afirmação sobre a frequência de colisões no vapor de água pesada (D₂O) comparada com a água normal (H₂O). O conteúdo que vamos precisar aqui é cinética dos gases, que estuda como as partículas se movem e colidem. Para resolver, vamos usar a relação entre massa molecular e velocidade das moléculas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é água pesada. Na água pesada, os átomos de hidrogênio (H) são substituídos por deutério (D), que é um isótopo mais pesado. Isso significa que D₂O tem uma massa molecular maior que H₂O.
Passo 3
A frequência de colisões depende da velocidade das moléculas. A equação que relaciona a velocidade média das moléculas com a temperatura e a massa é:
onde $ v_{m} $ é a velocidade média, $ k $ é a constante de Boltzmann, $ T $ é a temperatura e $ m $ é a massa da molécula.
Passo 4
Como D₂O tem uma massa maior que H₂O, a velocidade média das moléculas de D₂O será menor que a das moléculas de H₂O, assumindo a mesma temperatura. Isso acontece porque a velocidade é inversamente proporcional à raiz quadrada da massa.
Passo 5
Com menor velocidade, as moléculas de D₂O colidem com menos frequência do que as moléculas de H₂O. Ou seja, a frequência de colisões no vapor de água pesada é menor que na água normal.
Resposta
Falsa. A frequência de colisões no vapor de água pesada é menor que na água normal.
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Sobre o livre caminho médio e frequência de colisões em gases, responda:
O que ocorre com o livre caminho médio e a frequência de colisões se a temperatura dobrar com a pressão constante? Explique.
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