LISTA 4: EXERCÍCIOS TRANSFORMAÇÕES TERMODINÂMICAS, MASSA MOLAR E EQUAÇÃO DE CLAPEYRON. PROF : José Lucas

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1 LISTA 4: EXERCÍCIOS TRANSFORMAÇÕES TERMODINÂMICAS, MASSA MOLAR E EQUAÇÃO DE CLAPEYRON PROF : José Lucas 1) Um gás ideal ocupa 6 litros em um recipiente, a pressão dentro do frasco é de 3 atm. Suponha que o gás sofra uma expansão isotérmica e passe a ocupar 9 litros. Qual será a pressão dentro do frasco? 2) Considerando a pressão de um gás ideal constante, o volume ocupado por ele é de 3 litros e a temperatura varia de 400 K para 800 K. Qual o volume final que este gás ocupa no frasco? 3) (OSEC-SP) Um carro-tanque transportou gás cloro para uma estação de tratamento de água. Sabe-se que o volume do tanque que continha gás cloro era de 30 m 3, que a temperatura era mantida a 20 o C para a pressão ser de 2 atm e que, na estação de tratamento de água, esse cloro foi transferido para um reservatório de 50 m 3 mantido a 293 K. Ao passar do carro-tanque para o reservatório, o gás sofreu uma transformação e a pressão do reservatório era As lacunas são completamente preenchidas, respectivamente, com os dados: a) isotérmica, 1,2 atm. b) isométrica, 117 atm. c) isobárica, 2 atm. d) isocórica, 2 atm. e) isovolumétrica, 1,2 atm. 4) (INTEGRADO-RJ) O gráfico abaixo representa um processo cíclico (ciclo) a que é submetido um gás ideal: Analise-o. A opção em que aparece a correspondência das etapas numeradas (1 2 3 e 3 1), com suas respectivas denominações, é: a) Isobárica, Adiabática e Isotérmica; b) Isovolumétrica, Isobárica e Isotérmica; c) Isovolumétrica, Isotérmica e Isobárica; d) Isotérmica, Isobárica e Isovolumétrica; e) Isovolumétrica, Isobárica e Adiabática. 5) Antes de realizar uma viagem de carro, em um dia cuja temperatura era de 30 o C, um senhor calibrou os pneus utilizando 3 atm de pressão. Quando chegou ao destino, depois de 5 horas de viagem, mediu novamente a pressão dos pneus e constatou 3,4 atm de pressão. Sabendo que a variação de volume dos pneus é desprezível, marque a alternativa que indica a temperatura em que se encontravam os pneus: a) 70,4 o C

2 b) 115,2 o C c) 125,1 o C d) 121,5 o C e) 152,1 o C 6) (FUVEST SP) Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado (Inteiramente tapado, de maneira a impedir a passagem de ar; selado), contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C. Calcule a pressão final do gás. 7) (FAAP SP) A 27º C, um gás ideal ocupa 500 cm³. Que volume, em m³, ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica? 8) (UNIMEP SP) 15 litros de uma determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás? 9) Transforme as unidades conforme se pede: LEMBRE-SE: 1L = 10 3 m 3 ~ 1m 3 = 10 3 L 1 atm = 10 5 Pa = 10 5 N = 760 mmhg m2 T K = T C a) 17L em m 3 : b) 17m 3 em L: c) 6,43L em m³: d) 540 mmhg em atm: e) 3, Pa em N m 2: f) 9 atm em mmhg: g) Pa em mmhg: h) 8, N m2 em atm: i) 1140 mmhg em Pa: 10) (UEL-PR) Quantas vezes a massa da molécula de glicose (C 6H 12O 6) é maior que a da molécula de água (H 2O)? (Dados: massas molares: H = 1; O = 16, C = 12). 11) Submetida a um tratamento médico, uma pessoa ingeriu um comprimido contendo 45 miligramas de ácido acetilsalicílico. Determine a quantidade de moléculas engeridas pela pessoa, sabendo que a composiçãoo do ácido é: C9H8O4. Use as massas molares do exercício anterior para facilitar. (Dica: determine, primeiramente, a massa molar de TODO O ÁCIDO, baseado nas massas molares individuais. Feito isso, use o número de Avogrado para calcular a quantidade de moléculas. AVISO: o valor ingerido pela pessoa não chega a 1 grama, ou seja, o número de moléculas é menor que o número de Avogrado) 12) (Unicid-SP) Um químico possui uma amostra de cobre (Massa mola do cobre: 64 g/mol). A massa, em gramas, dessa amostra, sabendo-se que ela é constituída por 3, átomos, é: a) 0, g b) 0, g c) 1, g d) 64,00 g e) 32,00 g 13) Qual é a massa, em gramas, de uma molécula de etano (C 2H 6): a) 18 g. b) 30 g.

3 c) 6, d) 5, e) 0, ) A massa, em gramas, e o número de átomos existente em 8,0 mol de átomos de mercúrio (Massa molar do Mercúrio = 200 g/mol) são: a) 200 g e 6, átomos. b) 800 g e 48, átomos. c) 1600 g e 48, átomos. d) 200 g e 48, átomos. e) 1600 g e 6, átomos. 15) Determine o volume molar de um gás ideal, cujas condições estejam normais, ou seja, a temperatura à 273K e a pressão a 1 atm. (Dado: R = 0,082 atm.l/mol.k) 16) Determine o número de mols de um gás que ocupa volume de 90 litros. Este gás está a uma pressão de 2 atm e a uma temperatura de 100K. (Dado: R = 0,082 atm.l/mol.k) 17) (Mackenzie- SP) Um recipiente de volume V, totalmente fechado, contém 1 mol de um gás ideal, sob uma certa pressão p. A temperatura absoluta do gás é T e a constante universal dos gases perfeitos é R = 0,082 atm.l/mol.k. Se esse gás é submetido a uma transformação isotérmica, cujo gráfico está representado abaixo, podemos afirmar que a pressão, no instante em que ele ocupa o volume é de 32,8 litros, é: a) 0,1175 atm b) 0,5875 atm c) 0,80 atm d) 1,175 atm e) 1,33 atm 18) (PUC-SP) Um certo gás, cuja massa vale 140g, ocupa um volume de 41 litros, sob pressão 2,9 atmosferas a temperatura de 17 C. O número de Avogadro vale 6, e a constante universal dos gases perfeitos R= 0,082 atm.l/mol.k. Nessas condições, o número de moléculas continuadas no gás é aproximadamente de: a) 3, b) 5, c) 6, d) 2, e) 3, ) (Unicentro-PR) Um profissional da área ambiental recebeu uma amostra de gás, sem identificação, para análise. Após algumas medidas, ele obteve os seguintes dados:

4 Com base nos valores obtidos, entre os gases indicados nas alternativas, conclui-se que a amostra era de: a) O 2. b) O 3. c) N 2. d) SO 2. e) H 2. Dados: O = 16 u, H = 1 u, N = 14 u, S = 32 u; R = 0,082 atm.l. mol -1. K ) Determine o volume ocupado por 1 mol de substância gasosa a 10 atm de pressão e 25ºC. a) 22,4 L. b) 2,44 L. c) 20,5 L. d) 0,205 L. e) 244,36 L 21) Uma determinada massa gasosa sofre uma transformação isotérmica, conforme o diagrama, e recebe do meio externo, em forma de calor, 2000 J. Dada a constante universal dos gases R = 8,31 J/mol.K, determine respectivamente o volume final, a variação da energia interna e o trabalho realizado pelo gás e marque a alternativa correta. a) 0,04 m 3, 200 J, 100 J b) 0,04 m 3, 10 J, 5 J c) 0,04 m 3, 0 J, 3200 J d) 0,04 m 3, 0 J, 2000 J e) 0,04 m 3, 200 J, 200 J 22) (UFRN) Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 40 kcal quando recebe 30 kcal de calor. Nesse processo, a variação de energia interna desse sistema é de: a) 10 kcal b) zero c) 10 kcal d) 20 kcal e) 35 kcal 23) Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20 C? Conisdere R=8,31 J/mol.K. 24) Quando são colocados 12 moles de um gás em um recipiente com êmbolo que mantém a pressão igual a da atmosfera, inicialmente ocupando 2m³. Ao empurrar-se o êmbolo, o volume ocupado passa a ser 1m³. Considerando a pressão atmosférica igual a N/m², qual é o trabalho realizado sob o gás? 25) Uma transformação é dada pelo gráfico abaixo:

5 Qual o trabalho realizado por este gás? 26) O gráfico abaixo ilustra uma transformação 100 moles de gás ideal monoatômico recebem do meio exterior uma quantidade de calor J. Dado R=8,32 J/mol.K. Determine: a) o trabalho realizado pelo gás; b) a variação da energia interna do gás; c) a temperatura do gás no estado A. 27) (UFRS-RS) Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20 N/m 2. Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que a variação de sua energia interna é de a) 100 J. b) 150 J. c) 250 J. d) 350 J. e) 400 J.

6 28) (UFAL) Um gás sofre a transformação termodinâmica cíclica ABCA representada no gráfico p V. No trecho AB a transformação é isotérmica. Analise as afirmações: a) ( ) A pressão no ponto A é 2, N/m 2. b) ( ) No trecho AB o sistema não troca calor com a vizinhança. c) ( ) No trecho BC o trabalho é realizado pelo gás e vale 2, J. d) ( ) No trecho CA não há realização de trabalho. 29) Um gás perfeito sofre uma expansão, realizando um trabalho igual a 200 J. Sabe-se que, no final dessa transformação, a energia interna do sistema está com 60 J a mais que no início. Qual a quantidade de calor recebido pelo gás? 30) Analise as afirmativas a seguir: (01) Um gás somente pode ser aquecido se receber calor. (02) Pode-se aquecer um gás realizando trabalho sobre ele. (03) Para esfriar um gás, devemos necessariamente retirar calor dele. (04) Um gás pode receber calor do meio externo e sua temperatura permanecer verdadeira. (05) Em uma transformação adiabática de um gás, sua temperatura pode diminuir. 31) Um sistema gasoso ideal troca (recebe ou cede) com o meio externo 150 cal em forma de calor. Determine, em joules, o trabalho trocado com o meio, em cada um dos casos: a) Expansão isotérmica; b) Compressão isotérmica; c) Aquecimento isométrico; 32) Um gás perfeito passa do estado representado por A, no gráfico, para os estados representados por B e C: Determine o trabalho realizado pelo gás, em joules, nas transformações: a) A B; b) B C; c) ABC;

7 33) Um gás perfeito sofre transformação ABC indicada no diagrama pressão (p) X volume (V), a seguir: Determine o trabalho realizado pelo gás, em joules, nas transformações: a) A B; b) B C; c) ABC; 34) Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20 C? Considere R=8,31 J/mol.K. 35) Determine a variação da energia interna de um gás ideal composto por um 1 mol de moléculas que passa da temperatura de 27 C para 57 C. Considere R=8,31 J/mol.K. 36) Cerca de 200 g de O 2 estão contidos em um recipiente hermético de volume constante. Sabendo que a massa molar do O 2 é de 32 g/mol, determine a energia interna desse gás a uma temperatura de 212 F. Considere R=8,31 J/mol.K.

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9 GABARITO 1) P 2 = 2 atm 2) V 2 = 6 L 3) A Isotérmica/P 2 = 1,2 atm 4) C 5) T 2 = 70,4 o C 6) P 2 = 2,2 atm 7) V 2 = 3, m 3 8) P 2 = 6 atm 9) a) 0,017 m³ b) L c) 6430 L d) 0,71 atm e) N/m² f) 6840 mmhg g) 3000 mmhg h) 8,21 atm i) 1, Pa 10) 10 vezes 11) 1, moléculas 12) E 13) D 14) C 15) V = 22,4 L 16) n = 21,95 mols 17) P = 0,80 atm 18) A 19) D 20) B 21) D 22) A 23) U = 5,47 kj 24) τ = J 25) τ = J 26) a) τ = 4, J b) ΔU = 13, J c) T = 361K 27) B 28) V-F-F-V 29) Q = 260 J 30) (01) Incorreta / (02) Correta / (03) Incorreta / (04) Correta / (05) Correta 31) a) τ = 627 J b) τ = 627 J c) τ = 0 32) a) τ AB = 0 (Volume constante) b) τ BC = 3 J c) τ ABC = 3J 33) a) τ AB = 1200 J b) τ BC = 0 c) τ ABC = 1200 J 34) U = 5,47 kj 35) ΔU = 373,95 J 36) U = 19,4 kj