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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 17.1 - Ex. 7

Se um recipiente contém quantidades iguais, em massa, de hélio e de argônio, qual das seguintes afirmativas é verdadeira?

  1. A pressão parcial exercida por cada um dos dois gases sobre as paredes do recipiente é a mesma.
  2. A rapidez média de um átomo de hélio é a mesma que a de um átomo de argônio.
  3. O número de átomos de hélio e de átomos de argônio no recipiente é o mesmo.
  4. Nenhuma das anteriores.

Passo 1

  1. Vamos pensar na equação geral dos gases. Os gases ocupam o mesmo volume, porque estão no mesmo recipiente, e por isso estão à mesma temperatura. A massa dos gases é a mesma, mas podemos determinar o número de mols pela relação:

    2. n = m M M

    n H e = m M M H e ; n A r = m M M a r

    Como a massa molar do hélio é menor que do argônio, o número de mols dele é maior, e portanto tem mais moléculas que o argônio. Então, olhando pra equação de Clapeyron:

    P V = n R T

    P = n R T V

    O volume e temperatura são iguais. Tem maior pressão então quem tiver maior número de mols. Já vimos que quem tem mais mols é o hélio, logo P H e > P A r . Falsa!

    Passo 2

  2. A energia cinética média das moléculas é igual. Mas a energia cinética é:

    3. E c = m v 2 2

    Como a energia é constante, a maior velocidade será do que tem a menor massa, que sabemos que é o hélio. Então, o hélio tem a maior velocidade média. Falsa!

    Passo 3

  3. Como já determinamos na letra (a), o número de mols de hélio é maior que o número de mols de argônio. Falsa!

Passo 2

Como nenhuma das anteriores é verdadeira, a letra (d) é a correta!

Resposta

Letra (d): nenhuma das anteriores.

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