Cap. 24. Gases perfeitos. 21 questões

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1 Cap 24 Gases perfeitos 21 questões 357

2 Gases perfeitos 01 UFFRJ 1 a Fase 20 Nas cidades I e II não há tratamento de água e a população utiliza a ebulição para reduzir os riscos de contaminação A cidade II situa-se a 3000 m de altitude em relação à cidade I que, por sua vez, localiza-se ao nível do mar Relativamente a essas duas cidades, é correto afirmar que a temperatura da água em ebulição numa panela aberta: (A) é menor na cidade I porque, nessa cidade a pressão atmosférica é menor (B) é menor na cidade II porque, nessa cidade a pressão atmosférica é maior (C) é a mesma nas cidades I e II porque a pressão atmosférica não influi no valor da temperatura de ebulição da água (D) é maior na cidade I porque, nessa cidade a pressão atmosférica é maior (E) é maior na cidade II porque, nessa cidade, a pressão atmosférica é menor Cidade II (alta) Pressão atm menor Água ferve a 97 o Cidade I (baixa) Pressão atm maior Água ferve a 100 o C Opção ( D ) Gases perfeitos 02 UERJ 2 a Fase 04 Até meados do século XVII, a concepção de vácuo, como uma região desprovida de matéria, era inaceitável Contudo, experiências relacionadas à medida da pressão atmosférica possibilitaram uma nova concepção, considerando o vácuo como uma região onde a pressão é bem inferior à de sua vizinhança Atualmente, pode-se obter vácuo, em laboratórios, com o recurso tecnológico das bombas de vácuo Considere que tenha obtido vácuo à pressão de, aproximadamente, 1,00 x atm à temperatura de 300 k Utilizando o modelo de gás perfeito, determine o número de moléculas por cm 3 existentes nesse vácuo Dados: Número de Avogadro = 3, Moléculas/mol Constante universal dos gases = 8,31 J/mol k 1 atm = 1,01 x 10 5 N/m 2 P V = n R T ( , ) 10-8 = n 8, , = n 24, n = , wwwvestibularpassoapassocombr n =

3 n = 4, mol 1 mol de moléculas 6, moléculas 4, x x = 4, , x = N = N = 2, moléculas wwwvestibularpassoapassocombr Generalidades Quando uma garrafa de plástico PET, é colocada bem fechada, dentro de uma geladeira algum tempo depos elá está comprimida Por que? Porque o gás dentro dela estava na temperatura do ambiente externo e ao ficar na geladeira, tem sua temperatura reduzida e consequentemente sua pressão Faça essa experiência Gases perfeitos 03 UERJ ª fase - 21 O vapor contido numa panela de pressão, inicialmente à temperatura T 0 e à pressão P 0 ambientes, é aquecido até que a pressão aumente em cerca de 20% de seu valor inicial Desprezando-se a pequena variação do volume da panela, a razão entre a temperatura final T e inicial T 0 do vapor é: (A) 0,8 (B) 1,2 (C) 1,8 (D) 2,0 P 0 V 0 = P V T T 0 P 0 V 0 = 1,20 P 0 V 0 T T 0 1 = 1,20 1 T T 0 T = 1,20 T 0 T = 1,2 T 0 Opção ( B ) wwwvestibularpassoapassocombr wwwvestibularpassoapassocombr

4 Gases perfeitos 04 UERJ ª fase - 05 Uma certa quantidade de gás oxigênio submetido a baixas pressões e altas temperaturas, de tal formaque o gás possa ser considerado ideal, sofre uma transformação A B, conforme mostra o diagrama pressão volume B) P 2 P 0 B P 0 A 0 T 0 4 T 0 T 3 A) Calcule o módulo do trabalho realizado sobre o gás, nessa transformação B) Esboce o diagrama pressão temperatura absoluta (P T), assinalando os estados A e B A) W = Área do gráfico P x V W = P (2 P + P 0 ) V W = P o V o 2 wwwvestibularpassoapassocombr

5 Gases perfeitos 05 UERJ ª fase 27 Um gás ideal sofre uma transformação cíclica A B C A, em que A B é uma transformação isotérmica, B C isobárica e C A isovolumétrica Os gráficos da temperatura em função do volume (T x V) e da pressão em função do volume (P x V), para as transformações A B e B C são, respectivamente: A) Gases perfeitos 06 UERJ a Fase Discursiva 04 Um equilibrista se apresenta sobre uma bola, calibrada para dar uma pressão de 2,0 atm a uma temperatura de 300 K Após a apresentação, essa temperatura elevou-se para 306 K Considere desprezível a variação de volume da bola Calcule a pressão final da bola Final = Inicial P b V b = P a V a T b T a B) P b V = 2 V P = C) P = P = 1,02 2 D) P = 2,04 atm Opção ( A ) wwwvestibularpassoapassocombr

6 Gases perfeitos 07 UFRJ a Prova - 04 Um gás ideal é comprimido lenta e linearmente a partir do volume inicial v o e pressão P o até o volume final V o /2, conforme ilustrado no gráfico P b = 2 P o Q = U + W Depende da temperatura Q = 0 + Área sob a curva Q = - Vo- Vo Po+Po 2 2 Q = - 2 V o -V o 2P o + P o 2 2 Sabendo que a temperatura final é igual à temperatura inicial, determine em função dos dados do problema: a) a pressão final do gás; b) o calor trocado pelo gás durante o processo P o V o = P b V b T o T b Q = - V o 3 P o 2 2 Q = - 3 V o P o 4 Q = - 3 P a V a 4 P o V o = P b V b P o V o = P b V o 2 P o = P b 2

7 Gases perfeitos 08 UFF a Fase 17 O hélio, depois do hidrogênio, é o gás mais leve que existe Dentre suas diversas aplicações, é utilizado para encher balões que transportam à atmosfera instrumentos de pesquisa Um balão com 2,00 L de capacidade, ao se elevar do solo contém 0,40 g de hélio à temperatura de 170C Nessas condições, a pressão exercida pelo gás no interior do balão é, aproximadamente: a) 0,07 atm b) 1,12 atm c) 1,19 atm d) 2,37 atm e) 4,76 atm P V = n R t P 2 = m 0,082 (17+273) M P 2 = 0,40 0, P = 0,10 0, P = 2,756 Gases Perfeitos 09 UERJ a Fase Dis(1 a 3) 02 Um motorista dirigindo seu próprio carro, faz sozinho uma viagem de férias O motorista abasteceu o carro às 7 horas da manhã, quando a temperatura ambiente era de 15 o C, e o deixou estacionado por 5 horas, no próprio posto O carro permaneceu completamente fechado, com o motor desligado e com as duas lâmpadas internas acesas Ao final do período de estacionamento, a temperatura ambiente era de 40 o C Considere as temperaturas no interior do carro e no tanque de gasolina sempre iguais à temperatura ambiente Calcule a variação percentual da pressão no interior do carro ao final do período em que ficou estacionado P V = P 0 V 0 T T o T = T P V = P 0 V Opção ( c ) P = P P = 313 P P = 313 P 0 288

8 P > P 0 devido ao aumento da temperatura Variação Percentual da Pressão P (%) = P P 0 P P 0 - P 0 P (%) = 288 P P P (%) = 288 P o 100 P (%) = P (%) = P (%) = 0,0087 P = 8,7 % Gases perfeitos 10 UERJ 2004 Ex final - Objetiva 09 Um mergulhador dispõe de um tanque de ar para mergulho com capacidade de 14 L, no qual o ar é mantido sob pressão de 1,45 x 10 7 Pa O volume de ar à pressão atmosférica, em litros, necessário para encher o tanque nessas condições, é, aproximadamente, igual a: (A) 1,0 x 10 4 (B) 2,0 x 10 3 (C) 3,0 x 10 2 (D) 4,0 x 10 1 Dados: pressão atmosférica 1,0 x 10 5 Pa carga elétrica elementar 1,6 x C P V = P 0 V 0 T T 0 No tanque Livre 1, = 10 5 V 0 T T 0 1, = 10 5 V V 0 = 1, V 0 = 1,

9 V 0 = 1, litros V 0 = litros V 0 = 2, litros Opção ( B ) Mensagem abaixo somente no site: (não impressa no livro) Você acha uma boa ideia que seus(suas) colegas de ensino médio tornem-se amigos(as) de universidade? Caso sim compartilhe esta página Questões de Vestibular RERSOLVIDAS Passo a Passo wwwvestibularpassoapassocombr wwwguapagráficacombr/categora/livros Gases perfeitos UERJ o Ex qualif - CNMST - 31 As mudanças de pressão que o ar atmosférico sofre, ao entrar nos pulmões ou ao sair deles, podem ser consideradas como uma transformação isotérmica Ao inspirar, uma pessoa sofre uma diminuição em sua pressão intrapulmonar de 0,75%, no máximo Considere 0,60 L de ar à pressão atmosférica de 740 mmhg A variação máxima de volume, em litros, sofrida por essa quantidade de ar ao ser inspirado é aproximadamente de: a) 4, b) 4, c) 4, d) 4, Tranformação gasosa P V = P 0 V 0 T T 0 (100 0,75)% P 0 V = T = P 0 0,60 T 0 99,25% P 0 V = P 0 0,60 T T 99,25 % V = 0,60 0,9925 V = 0,60 V = 0,60 0 0,9925

10 V = 0, , V = 6000, 9925 V = 0,6045 litro Variação = 0,6045 0,6000 Variação = 0,0045 Litro Variação = 4, Litro Opção ( D ) Gases Transformações 12 UERJ 2007 Exame discursivo 04 Um gás, inicialmente à temperatura de 16 C, volume V 0 e pressão P 0, sofre uma descompressão e, em seguida, é aquecido até alcançar uma determinada temperatura final T, volume V e pressão P Considerando que V e P sofreram um aumento de cerca de 10% em relação a seus valores iniciais, determine, em graus Celsius, o valor de T T 0 = T 0 = 289 K Transformação gasosa P 0 V 0 = P 1 V 1 T 0 T 1 Mensagem abaixo somente no site: (não impressa no livro) E questões de Física e Química? Adquira o livro com centenas de questões, arrumadas como estas desta listagem Coleção VESTIBULAR PASSO A PASSO P 0 V 0-1,1 P 0, 1,1 V 0 T 0 T 1 P 0 V 0 = 1,21 P 0 V 0 T1 T 0 T 1 = 1 21 T 0 T 1 = 349,7 K T 1 = 76,7 o C wwwvestibularpassoapassocombr

11 Gases perfeitos 13 UERJ a prova - 05 Um recipiente de volume interno total igual a V está dividido em dois compartimentos estanques por meio de uma parede fina que pode se mover sem atrito na direção horizontal, como indica a figura a seguir A parede é diatérmica, isto é, permeável ao calor O compartimento da direita contém dois moles de um gás ideal, enquanto o da esquerda contém um mol de um outro gás, também ideal PAREDE MÓVEL 1 mol 2 moles parede é diatérmica gases estão em equilíbrio térmico, T 1 = T 2 Pode simplificar A parede pode mover-se sem atrito na horizontal e está em repouso p 1 = p 2 Pode simplificar V 1 = n 1 V 2 n 2 Sabendo que os gases estão em equilíbrio térmico entre si e que a parede se encontra em repouso, calcule o volume de cada gás em função de V Equação de estado dos gases ideais P v = n R T p 1 V 1 = n 1 R T 1 p 2 V 2 = n 2 R T 2 Resolver o sistema Método de divisão p 1 V 1 = n 1 T 1 p 2 V 2 = n 2 T 2 V 1 = 1 V 2 2 V 2 = 2 V 1 Substituindo em V 1 + V 2 = V 0 total, V V 1 = V 0 3 V 1 = V 0 V 1 = V 0 3 V 2 = 2 V 0 3

12 Gases perfeitos 14 UERJ a prova 05 Um balão, contendo um gás ideal, é usado para levantar cargas subaquáticas A uma certa profundidade, o gás nele contido está em equilíbrio térmico com a água a uma temperatura absoluta T 0 e a uma pressão P 0 Quando o balão sai da água, depois de levantar a carga, o gás nele contido entra em equilíbrio térmico com o ambiente a uma temperatura absoluta T e a uma pressão P Supondo que o gás no interior do balão seja ideal e sabendo que P 0 /P = 3/2 e T 0 /T = 0,93, calcule a razão V 0 /V entre o volume V0 do gás quando o balão está submerso e o volume V do mesmo gás quando o balão está fora d água P V = P 0 V 0 T T 0 V 0 = T 0 P V T P 0 Estudo dos gases perfeitos 15 UERJ a fase - 02 Um recipiente indeformável, de volume V igual a 15 L, contém 3 g de hidrogênio submetidos a uma pressão inicial de 2,46 atm Considerando que o hidrogênio possa ser tratado como um gás ideal, determine, em calorias, a quantidade de calor necessária para que sua pressão triplique Dados aceleração da gravidade 10 m/s 2 constante universal dos gases 0,082 atml /(molk) massa molar do hidrogênio 2 g/mol PV = n R T 2,46 15 = 1,5 0,082 T T = 300 K T = V 0 = 0,93 2 V 3 V 0 = 0,62 V Q = 600 Q = m c T Q = 3 2, Q = 4356 cal

13 Estudo dos Gases Ideais 16 UERJ 2011 CNMST - 1 o Eq 31 A bola utilizada em uma partida de futebol é uma esfera de diâmetro interno igual a 20 cm Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e temperatura de 27 ºC Considere π = 3, R = 0,080 atmlmol -1 k - 1 e, para o ar, comportamento de gás ideal e massa molar igual a 30 gmol -1 No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, corresponde a: (A) 2,5 (B) 5,0 (C) 7,5 (D) 10,0 Equação de Clapeyron n = 4 0, n = n = 0,1667 mol 1 mol 30 g 5/30 x x = p V = n R T 1 4 π r 3 = 3 n 0,082 ( ) diâmetro = 2, raio 20 cm = 2 raio 2 dm = 2 raio raio = 1 dm = 3 n 0, = n 0, , n = 4 x = 5 g Opção ( B ) Mensagem abaixo somente no site: (não impressa no livro) Você acha uma boa ideia que seus(suas) colegas de ensino médio tornem-se amigos(as) de universidade? Caso sim compartilhe esta página Questões de Vestibular RERSOLVIDAS Passo a Passo wwwvestibularpassoapassocombr wwwguapagráficacombr/categora/livros wwwvestibularpassoapassocombr

14 = Estudo de gases perfeitos 17 UERJ a fase Disc - Um professor realizou com seus alunos o seguinte experimento para observar fenômenos térmicos: - colocou, inicialmente, uma quantidade de gás ideal em um recipiente adiabático; - comprimiu isotermicamente o gás à temperatura de 27 o C, até a pressão de 2,0 atm; - liberou, em seguida, a metade do gás do recipiente; - verificou, mantendo o volume constante, a nova temperatura de equilíbrio, igual a 7 o C Calcule a pressão do gás no recipiente ao final do experimento n 0 P 0 = 2 atm V o T 0 = 300 K P 0 V o = n 0 R T 0 n = n, P 2 V = V 0, T = 280 K P V = n R T P V o = n o R T 2 2 P = T P 0 T 0 Gases Perfeitos 18 UERJ 2012 CNMST 2 o Eq - 32 Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 10 4 kg de água a 227 o C e sob 30 atm, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica Admita que o vapor d água apresenta comportamento de gás ideal O volume de vapor d água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a: (A) 1,32 x 10 5 (B) 2,67 x 10 6 (C) 3,24 x (D) 7,42 x 10 8 Massa molar da água (H 2 O) M = 1 x x 1 M = 18 gmol -1 Número de mols de água evaporado n = 2, n = mol P = ,93 atm

15 O vapor d água apresenta comportamento de gás ideal Equação geral dos gases P V = n R T Gases Perfeitos 19 UFF a Etapa 38 A figura representa uma bomba destinada a encher pneu de bicicleta A bomba está pronta para ser utilizada: o pistão encontra-se a 45 cm da extremidade inferior do êmbolo e o ar, em seu interior, está submetido à uma pressão total de 3,0 lbf/cm 2 30 V = ,08 T K V = ,08 ( ) 30 V = 2, L Opção (B) A bomba foi conectada a um pneu, cuja pressão total é de 15 lbf/cm 2 Considere isotérmico o processo de compressão do ar no êmbolo e o ar, um gás perfeito Para que o ar comece a entrar no pneu, o pistão deverá percorrer, dentro do êmbolo, uma distância de, aproximadamente: (A) 4, cm (B) 15 cm (C) 23 cm (D) 36 cm (E) 45 cm P a V a = P b V b 3 (45 base) = 15 V b 3 (45 base) = 15 (x base)

16 3 45 = 15 x 15 x = 3 45 x = x = x = 9 cm é o novo comprimento Deve deslocar = 45-9 Deve deslocar 36 cm Opção ( D ) Gases perfeitos 20 UFRJ ª prova 03 Um recipiente de volume variável, em equilíbrio térmico com um reservatório de temperatura constante, encerra uma certa quantidade de gás ideal que tem inicialmente pressão de 2,0 atmosferas e volume de 3,0 litros O volume máximo que esse recipiente pode atingir é de 5,0 litros, e o volume mínimo é de 2,0 litros Calcule as pressões máxima ( p max ) e mínima ( p min ) a que o referido gás pode ser submetido P V = P B V B T T B p max V = P V Pressão máxima para volume mínimo de 2 L p max 2 = 2 3 P max = 3 atm Pressão mínima para o volume máximo de 5 litros, P min V = P V p min 5 = 2 3 p min = 6 = 1,2 atm 5 p min = 1,2 atm

17 Gases perfeitos EXTRA site SN UERJ a Fase - Disc (1 a 3) - 01 As questões apresentadas nesta prova relacionam-se a situações vivenciadas por um motorista que, dirigindo seu próprio carro, faz sozinho uma viagem de férias O motorista abasteceu o carro às 7 horas da manhã, quando a temperatura ambiente era de 15 o C, e o deixou estacionado por 5 horas, no próprio posto O carro permaneceu completamente fechado, com o motor desligado e com as duas lâmpadas internas acesas Ao final do período de estacionamento, a temperatura ambiente era de 40 o C Considere as temperaturas no interior do carro e no tanque de gasolina sempre iguais à temperatura ambiente (questão 01) Calcule a variação percentual da pressão no interior do carro ao final do período em que ficou estacionado Equação geral dos gases P V = P 0 V 0 T T 0 T = T P = 313 P P > P 0 devido ao aumento da temperatura Variação porcentual da pressão P (%) = P P 0 P P 0 - P 0 P (%) = 288 P P P (%) = 288 P P (%) = P V = P 0 V P (%) = P = P P = 313 P P (%) = 0,0087 P = 8,7 % wwwvestibularpassoapassocombr

18 Cap 25 Termodinâmica