Exercícios de Gases Ideais - Lista de Exercícios Resolvida

O melhor vácuo produzido em laboratório tem uma pressão de aproximadamente , ou . Quantas moléculas do gás existem por centímetro cúbico neste vácuo a ?

Um recipiente contém de um gás ideal que tem uma massa molar e de um segundo gás ideal que tem uma massa molar . Que fração da pressão total sobre a parede do recipiente se deve ao segundo gás ? (A explicação da teoria cinética dos gases para pressão leva à lei das pressões parciais para uma mistura de gases que não reagem quimicamente, descoberta experimentalmente: A pressão total exercida por uma mistura de gases é igual à soma das pressões que os gases exerceriam se cada um ocupasse sozinho o volume do recipiente .)

Uma amostra de de um gás sofre o processo representado na figura.

Que tipo de processo é este?

O gás é submetido a um aquecimento isocórico a partir do ponto até que a pressão retorne ao valor que tinha no ponto . Qual é a temperatura final do gás?

Em relação aos gráficos a seguir, que ilustram processos sofridos por um gás ideal, marque a alternativa correta:

, e

, e

, e

, e

, e

Um recipiente contêm um gás ideal à pressão de e à temperatura de Ele está conectado por um fino tubo com uma válvula a outro recipiente , que tem quatro vezes o tamanho de . O recipiente contêm o mesmo gás ideal, à pressão de e à temperatura de . A válvula de conexão é aberta e o equilíbrio é atingido a uma pressão comum, enquanto a temperatura de cada recipiente é mantida constante e igual ao seu valor inicial. Determine a pressão final do sistema.

Dados:

.

Uma bolha de ar com de volume está no fundo de um lago de de profundidade, onde a temperatura é . A bolha sobe até a superfície, que está à temperatura de . Considere a temperatura da bolha como sendo a mesma da água em volta. Qual é o volume da bolha no momento em que chega à superfície?

Titã, o maior satélite de Saturno, possui uma densa atmosfera de nitrogênio (). Em sua superfície a pressão é vezes a pressão atmosférica terrestre e a temperatura é .

Quantas moléculas por métro cúbico há na atmosfera da superfície de Titã?

Uma certa quantidade de um gás ideal a e ocupa um volume de . Quantos mols do gás estão presentes? Se a pressão é aumentada para e a temperatura é aumentada para , que volume o gás passa a ocupar? Suponha que não há vazamentos.

Uma amostra de de gás argônio é introduzida em um recipiente de , a , que fora previamente evacuado. O gás, então, é submetido a aquecimento isocórico até uma temperatura final de .

Qual é a pressão final do gás?

Represente o processo em um diagrama . Indique uma escala adequada para cada um dos eixos.

Qual(is) das figuras a seguir não apresenta(m) uma característica dos gases em consonância com a teoria do gás ideal?

e    

 

  

   

Em relação aos gráficos a seguir, que ilustram processos sofridos por um gás ideal, marque a alternativa correta:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e

Os pontos A, B e C do gráfico, que representa o volume como função da temperatura absoluta (T), indicam três estados de uma mesma amostra de gás ideal. Sendo e as pressões correspondente aos estados indicados, é correto afirmar que:

1. PA > PB > Pc
2. PA > PB
3. PA = PB > Pc
4. PA = PB
5. PA

Dois moles de um gás ideal são aquecidos sob pressão constante de até . a) Desenhe um diagrama para esse processo. b) Calcule o trabalho realizado pelo gás.

Dez mols de um gás ideal sofrem uma transformação, passando do estado X para o estado Y, como mostra o diagrama PV. Sabendo que a energia interna do gás não variou durante a transformação, o trabalho realizado pelo gás foi de quanto?

Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto . A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto e finalmente é aquecido e retorna ao ponto isocoricamente.

Dados: ; ; ; , .

Qual é a pressão do gás no ponto B?

Considere as seguintes hipóteses sobre os gases moleculares:

I. O número de moléculas é muito grande.

II. O volume das moléculas é desprezado.

III. As moléculas sofrem colisões inelásticas.

Quais destas hipóteses acima são consideradas para descrever um gás ideal?

(a) Somente I e II.

(b) Somente I e III.

(c) Somente II e III.

(d) Todas elas.

(e) Nenhuma delas.

Um mol de gás hélio, inicialmente a 1 atm e 0°C, passa por um processo isocórico em que sua pressão cai para metade do valor inicial.

1. Qual é o trabalho feito pelo gás?
2. Qual é a temperatura final do gás?
3. O gás hélio passa em seguida por uma expansão isobárica até o dobro do seu volume. Qual o trabalho feito pelo gás?

​A figura mostra, num diagrama , transformações de de gás nitrogênio () em um reservatório selado. A temperatura do gás no estado é , ou . A constante de gás ideal é , e o peso atômico do nitrogênio é igual a.

Quais são, respectivamente, a pressão do gás no estado , em unidades de , e a temperatura no estado , em °?

Uma ordenação correta das temperaturas corresponde a:

​A figura mostra, num diagrama , transformações de de gás nitrogênio (). A temperatura do gás no estado é . Quais são: a pressão do gás no estado , e a temperatura do gás no estado ? A constante de gás ideal é , e a massa molecular do gás Nitrogênio é .

 

Considere uma sala com 20 m de largura, 15 m de comprimento e 3 m de altura (mais ou menos do tamanho desta sala de prova), contendo apenas gás nitrogênio a pressão atmosférica e temperatura . Se todo o gás presente na sala fosse liquefeito, qual seria o volume de nitrogênio líquido produzido? Dados:

• Densidade do líquido: ;
• 1 átomo de N possui 7 prótons e 7 nêutrons

A) 0,6

B) 1,3

C) 7,0

D) 14

E) 1250

Duas esferas maciças de metal têm o mesmo raio. Uma é feita de chumbo ( , densidade ) e a outra de ferro ( , densidade ). Qual a razão entre o número de átomos na esfera de chumbo e o número de átomos na esfera de ferro?

A) 1,44

B) 0,39

C) 2,56

D) 0,46

E) 0,70

O diagrama abaixo descreve processos diferentes entre dois estados inicial e final, respectivamente e , sofridos por 1 mol de um gás ideal. Considere como sendo .

Calcule as temperaturas deste gás nos estados inicial e final , a saber os pontos e , respectivamente, no diagrama abaixo.

e

e

e

e

e .

e .

Quando dois gases separados por uma parede diatérmica móvel (que só permite troca de calor entre os dois gases) estão em equilíbrio térmico um com o outro:

a) Apenas as pressões deles devem ser as mesmas;

b) Eles devem ter a mesma pressão e a mesma temperatura;

c) Eles devem ter o mesmo número de partículas;

d) Eles devem ter a mesma pressão e o mesmo volume;

e) Apenas as suas temperaturas devem ser as mesmas.

Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto . A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto e finalmente é aquecido e retorna ao ponto isocoricamente.

Dados: ; ; ; , .

Qual é a temperatura do gás no ponto C?

Um mol de moléculas de oxigênio () e um mol de moléculas de dióxido de carbono (), à mesma temperatura e pressão, têm:

A) as mesmas velocidades moleculares médias

B) o mesmo número de átomos

C) diferente energia cinética média por molécula

D) o mesmo número de moléculas

E) volumes diferentes

A figura abaixo mostra o diagrama de de gás Helio (), que passa pelo processo . O processo é isotérmico. A massa molar do Helio é . Quanto vale em Litros, aproximadamente, o volume ?

A)

B)

C)

D)

E)

Em uma casa, dois quartos de mesmo tamanho estão ligados por uma porta aberta. As temperaturas dos dois quartos são mantidas em valores diferentes. Qual dos dois quartos contém mais ar? (Considere o ar como um gás ideal.)

a) O quarto onde a pressão é maior.

b) O quarto onde a pressão é menor.

c) O quarto mais quente.

d) O quarto mais frio.

e) Nenhum dos dois, pois as pressões são iguais.

f) Nenhum dos dois, pois os volumes são iguais.

Um tanque metálico com volume de deve estourar quando a pressão absoluta do ar em seu interior superar . Se  de um gás ideal for colocado  no tanque a uma temperatura de , até que temperatura o tanque pode ser aquecido antes que ele se rompa? Despreze a dilatação térmica do tanque.

   

   

   

   

Sabendo que e que , o número aproximado de moléculas em um volume de de ar à temperatura ambiente () e à pressão atmosférica é:

Escolha uma:

Quatro recipientes diferentes contem de um dos gases listados abaixo. Qual deles possui a temperatura mais elevada? São conhecidas as massas molares do Hélio , do Nitrogênio molecular , do Oxigênio molecular , do Argônio e do Neônio .

de gás He a .

de gás a .

de gás a .

de gás a

de gás a .

Qual sistema possui a maior energia cinética média de translação por molécula?

1. Um mol de com e
2. Um mol de com e
3. Dois mols de com e
4. Dois mols de com e
5. Um mol de com e

A figura abaixo mostra PARTE de um diagrama para de gás que sofre o processo . O gás então sofre um aquecimento isocórico do ponto até que a pressão seja restaurada para o valor que tinha no ponto . Qual é a temperatura final do gás? A constante do gás ideal é .

1. -160
2. 15
3. 390
4. 120
5. 0

Escolha uma alternativa incorreta:

1. A energia interna de um gás ideal pode ser simplificada como .

2. A temperatura de um gás muda na expansão livre adiabática.

3. O trabalho feito por um gás real é nulo na expansão livre adiabática.

4. O volume das partículas de um gás ideal é desprezível comparado com o volume total do recipiente.

5. A capacidade térmica é sempre maior do que num gás ideal.

Considere uma interação entre um gás ideal e um reservatório térmico de temperatura . O volume do gás ideal muda de para num processo quase estático isotérmico. Nesse caso, qual a variação da entropia no reservatório? Não considere o trabalho feito pelo reservatório. O número de moléculas do gás ideal é .

1.

2.

3.

4.

5.

7) Teoria Cinética.

Determine a pressão no interior de um reservatório de volume contendo partículas de um gás ideal satisfazendo a equação de estado . As partículas têm massa , e são caracterizadas por uma velocidade quadrática média .

a)

b)

c)

d)

e)

9) Gás Ideal

Um gás ideal é submetido a um processo quase-estático isotérmico a partir de uma pressão de e um volume de . A pressão e o volume do estado final poder ser:

1. e

2. e

3. e

4. e

5. e

Um tubo em contém inicialmente uma certa quantidade de um fluido de densidade e tem dois ramos abertos para a atmosfera (pressão ). Veda-se um dos ramos e acrescenta-se mais fluido no outro que continua aberto. Após a estabilização o desnível do fluido entre os dois lados vale . Suponha que não existe transferência de calor entre o fluido e o ar, que a parede do tubo é adiabática e que a compressão do ar é quase estática. Determine a razão entre o volume final e o inicial do ar armazenado do lado que foi vedado. Considere que o ar é um gás ideal e o calor específico molar a volume constante do ar como .

1.

2.

3.

4.

5.

5) Hidrodinâmica.

De um grande reservatório de água colocado a uma certa altura sai uma tubulação de seção reta constante que após atingir o nível do solo sobe um pouco e termina no ponto , como mostrado na figura. A superfície livre da água no reservatório está a uma altura do solo e o ponto está a uma altura do solo. Com a água jorrando livremente nesta extremidade do tudo, determine a pressão no ponto indicado na figura, que fica a parte da tubulação ao nível do solo. Desconsidere o efeito de contração da veia de líquido ao sair pela torneira. A área do reservatório é bem maior do que a da tubulação. A pressão do ar é .

a.

b.

c.

d. Não podemos determinar, pois não sabemos a velocidade no ponto

e.

f.

g.

8) Manômetro

Um manômetro de tudo aberto é formado por um recipiente contendo um gás a uma pressão ligado a um tubo em , que contém um líquido incompressível. A outra extremidade do tudo é mantida aberto, sob pressão . A diferença de pressão é determinada, medindo a diferença de altura do líquido. Para um gás a pressão é medida uma diferença . Quando a pressão do gás é , a altura da coluna de líquido medida é . Expresse e em termos de e , você pode concluir que:

a)

b)

c)

d)

e)