Tarefas 17, 18 e 19 Professor Marengão

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1 Tarefas 17, 18 e 19 Professor Marengão Tarefa (UNITAU SP/2016) Um utensílio doméstico muito popular nas cozinhas brasileiras é a chamada panela de pressão. Esse instrumento é usado porque possibilita o cozimento de alimentos em intervalos de tempo menores do que os obtidos com as panelas convencionais. Assim, é possível economizar energia. Sobre o processo de cozimento de alimentos em panelas de pressão em fogões tradicionais a gás, é totalmente CORRETO afirmar que, no estágio final do cozimento, a) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. b) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à temperatura constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. c) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. d) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. e) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. 02. (PUC RS/2016) Considere as afirmativas sobre as transformações gasosas a que uma amostra de massa constante de um gás ideal pode ser submetida. I. Em uma transformação isotérmica, não ocorre troca de calor entre o gás e o meio externo. II. Em uma transformação isobárica, o volume e a temperatura absoluta do gás são diretamente proporcionais. III. Em uma transformação isométrica, o calor trocado com o gás é integralmente utilizado para variar sua energia interna ou seja, variar sua temperatura. Está/Estão correta(s) a(s) afirmativa(s) a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 03. (UNCISAL/2016) Durante o processo de fabricação de um componente, a pressão de um gás precisa ser reduzida do estado 1 (volume, 0,1 m 3 ; pressão, 32 kpa) para o estado 2, como indica a figura, disponível no manual do fabricante. (1kPa = 1000 Pa). Se a temperatura e o número de mols do gás são mantidos constantes e o volume do gás no estado 2 é 0,8 m 3, calcule a pressão do gás no estado (UERJ/2015) Um mergulhador precisa encher seu tanque de mergulho, cuja capacidade é de 1, m 3, a uma pressão de 140 atm e sob temperatura constante. Calcule o volume de ar, necessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm.

2 Física Avaliação Produtiva 05. (UEA AM/2016) Um gás ideal, em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão PA e volume VA. Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que PB = 0,8PA, conforme mostra o gráfico a seguir. Calcule a razão entre os volumes VA e VB (VA/VB) 06. (UFRGS/2016) Nos gráficos I e II abaixo, p representa a pressão a que certa massa de gás ideal está sujeita, T a sua temperatura e V o volume por ela ocupado. Quais os nomes das transformações I e II? Tarefa (ACAFE SC/2015) Em algumas situações de resgate, socorristas do SAMU podem usar cilindros de ar comprimido para garantir condições normais de respiração em ambientes pouco ventilados. Tais cilindros, cujas características estão indicadas na tabela a seguir, alimentam máscaras que se acoplam ao nariz e fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente Calcule a duração do ar desse cilindro? 02. (PUC RS/2015) Analise a figura abaixo, que representa transformações gasosas às quais um gás ideal está submetido, e complete as lacunas do texto que segue. De acordo com o gráfico, a temperatura do gás no estado A é do que a do estado B. A transformação BC é, e o trabalho envolvido na transformação CD é do que zero. a) maior isobárica maior b) menor isométrica maior c) menor isobárica menor d) maior isométrica menor e) menor isobárica maior 2

3 Exercícios Complementares 03. (UFRR/2015) A cromatografia gasosa é uma análise química instrumental por separação de compostos químicos em uma amostra complexa. Um cientista coletou gases de efeito estufa (CO2 e CH4), liberados a partir dos lagos do lavrado de Roraima e quantificou esses gases, em ppm, através de um cromatógrafo a gás. Em suas análises, o cientista injetava 30ml de gás coletado dos lagos do lavrado que se encontrava em um frasco de vidro a uma temperatura de 27 C. Sabendo que o cromatógrafo aquece o gás analisado a 500 Kelvin e que a pressão final do gás após seu aquecimento é de 1000 Pa. Qual era a pressão inicial desse gás, sabendo que seu volume permaneceu inalterado? Considere que os gases do efeito estufa comportamse como gases ideais. 04. (UFAM/2015) A pressão correta dos pneus é importante para segurança e garantia de melhor desempenho e durabilidade dos pneus. Os pneus devem ser calibrados somente quando estiverem frios, ou seja, quando estão na temperatura ambiente. Uma pressão abaixo ou muito acima da recomendada reduz a durabilidade do pneu, aumenta o consumo de combustível e favorece o risco de explosão e acidentes na pista. Considere a situação de certo motorista que, após trafegar algumas horas durante uma viagem numa estrada, resolveu parar num posto de combustível para completar o tanque. Antes de seguir viagem, calibrou os pneus de seu carro, que se encontravam na temperatura de 57 C, na pressão de 33lbf/pol 2 (33psi). Supondo que a variação do volume de cada pneu seja desprezível, determine a pressão do ar, considerado como gás ideal, em cada pneu no dia seguinte, a uma temperatura de 27 C. Dê a resposta em psi. 05. (UFPR/2016) Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 C. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 C. (Considere que a temperatura de 0 C corresponde a 273 K) Qual o volume de gás que escapou do cilindro? 06. (UEM PR/2016) A lei universal dos gases ideais diz que o volume de um gás varia de maneira diretamente proporcional à temperatura e inversamente proporcional à pressão. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s). P 01. A equação que relaciona a pressão P, a temperatura T e o volume V pode ser escrita como V k, T onde k é uma constante de proporcionalidade. 02. Um gás submetido a uma pressão de 0,75 N/cm 2 na temperatura de 300 K ocupa um volume de 8000 cm 3. Portanto a constante de proporcionalidade será igual a 20 N/cm K. 04. Se T = 300 K, V = 9000 cm 3 e k = 30 N/cm K, a pressão exercida nas paredes do recipiente que contém o gás será de 1 N/cm Na lei universal dos gases, a temperatura e a pressão são inversamente proporcionais. 16. O volume de um gás é determinado pelo volume do recipiente que o contém. Tarefa (UNIFOR CE/2015) Gases ideais são compostos por moléculas ou átomos que se movimentam constantemente. Dentre as suas características, podemos destacar volume variável, difusibilidade e compressibilidade. O estado gasoso é um dos três estados físicos da matéria, por isso é muito importante entender a constituição, propriedades e características dos mesmos, posto que eles estão presentes em nosso cotidiano, sendo, inclusive, indispensáveis para os vegetais e animais, bem como para o desenvolvimento da sociedade influenciando a indústria, por exemplo. (Fonte: A imagem abaixo apresenta as partículas de um gás contido dentro de um balão e seu comportamento cinético (Fonte: Gases.htm). 3

4 Física Avaliação Produtiva Sobre os gases, suas características e propriedades, é possível afirmar que a) são formados por partículas que se encontram afastadas umas das outras, em movimento constante de baixa energia cinética e de forma ordenada. b) não apresentam massa e seu volume e forma são bem definidos e fixos. c) Com o aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, o gás dilata-se (expande-se). Por outro lado, com um abaixamento da temperatura e/ou aumento da pressão, ele sofre contração (é comprimido). d) ao serem inseridos em um recipiente, preenchem todo seu volume, entretanto não exercem pressão sobre as paredes do recipiente. e) Dependendo da sua natureza, podem ser miscíveis entre si, entretanto alguns formam misturas heterogêneas com outros. 02. (ESCS DF/2015) Em 2002, os russos anunciaram planos para perfurar o lago Vostok, um estranho ambiente aninhado a cerca de 4 mil metros abaixo do gelo antártico. O lago é valorizado pelo frio e pelas características singulares, que pode abrigar microrganismos exóticos e servir de base para a exploração de Europa, uma das luas de Júpiter. Perfurar esse lago poderia fazê-lo explodir, como ocorre ao se perfurar uma lata de refrigerante. Com base no teor de gás no gelo circundante, uma equipe da NASA afirmou que cada litro de água do Vostok contém 2,5 litros de gás, o que equivale à pressão de uma lata de refrigerante. O buraco da perfuração teria de ser pressurizado, ou recongelado, senão uma explosão semelhante a um gêiser secaria o lago, permitindo a entrada de agentes contaminantes. Scientific America. Ano 2, n.º 17, 2003, p. 14 (com adaptações). Tendo o texto acima como referência e assumindo a constante universal dos gases igual a 0,082 atm.l/(k.mol); a densidade da água igual a 10 3 kg/m 3 ; e o calor latente de vaporização da água igual a 540 cal/g, assinale a opção correta. a) O volume de um gás ideal aumenta menos de 3% ao sofrer uma variação de temperatura de 37 C para 47 C, em uma transformação isobárica. b) A pressão de um gás no interior de um recipiente aquecido a volume constante aumenta porque a perda de energia cinética média das moléculas do gás aumenta; isso explica por que perfurar o lago Vostok constitui grande problema. c) Se 2 moles de um gás ideal forem colocados em um recipiente de volume igual a 6 litros, então, após o equilíbrio ser atingido, a temperatura do gás será superior a 17 C, caso a pressão seja de 8 atm. d) Para se transformar 1 litro de água em vapor, são necessárias, nas condições normais de temperatura e pressão, no mínimo, 500 kcal de energia. 03. (UNICAMP SP/2016) Os reguladores de pressão são acessórios de segurança fundamentais para reduzir a pressão de gases no interior dos cilindros até que se atinja sua pressão de utilização. Cada tipo de gás possui um regulador específico. a) Tipicamente, gases podem ser armazenados em cilindros a uma pressão interna de P0 = 2, Pa e ser utilizados com uma pressão de saída do regulador de P1 = 1, Pa. Considere um gás ideal mantido em recipiente fechado a uma temperatura inicial de T0 = 300 K. Calcule a temperatura final T1 do gás se ele for submetido isovolumetricamente à variação de pressão dada acima. b) Quando os gases saem dos reguladores para o circuito de utilização, é comum que o fluxo do gás (definido como sendo o volume do gás que atravessa a tubulação por unidade de tempo) seja monitorado através de um instrumento denominado fluxômetro. Considere um tanque cilíndrico com a área da base igual a A = 2,0 m 2 que se encontra inicialmente vazio e que será preenchido com gás nitrogênio. Durante o preenchimento, o fluxo de gás que entra no tanque é medido pela posição da esfera sólida preta do fluxômetro, como ilustra a figura abaixo. A escala do fluxômetro é dada em litros/minuto. A medida do fluxo de nitrogênio e sua densidade d = 1,0 kg/m 3 permaneceram constantes durante todo o processo de preenchimento, que durou um intervalo de tempo t = 12 h. Após este intervalo de tempo, a válvula do tanque é fechada com certa quantidade de gás nitrogênio em repouso no seu interior. Calcule a pressão exercida pelo gás na base do tanque. Caso necessário, use g = 10 m/s 2. 4

5 Exercícios Complementares 04. (UDESC/2015) Um gás ideal é submetido a uma transformação isotérmica, conforme descrito no diagrama da figura. Os valores da pressão Px e do volume Vy indicados no diagrama são, respectivamente, iguais a: 05. (UCB DF/2015) Em determinado dia de agosto, em Brasília, foi coletada uma amostra de ar a uma temperatura de 30 C. O recipiente de coleta era rígido e a pressão que o gás exercia (quando fechado) nas paredes internas desse recipiente era igual a 76 cm Hg. Ao levar essa amostra para o laboratório, os analistas perceberam que a pressão interna do gás era menor, porque a temperatura ambiente agora era de 17 C. Qual é essa nova pressão? Dados: PV = nrt; T(Kelvin) = T(Celsius) (FCM PB/2016) Dois moles de um gás, sob 6 atm de pressão, ocupa um volume de 10 litros; uma vez comprimido até 5 litros, a pressão é alterada para 3 atm. Qual será a temperatura inicial e final respectivamente desse sistema? Dado: Constante dos gases perfeitos é 0,082 atm.l / mol.k. 5