TRANSFORMAÇÕES GASOSAS

Transcrição

1 TRANSFORMAÇÕES GASOSAS 01. A pressão do ar no interior dos pneus é recomendada pelo fabricante para a situação em que a borracha está fria. Quando o carro é posto em movimento, os pneus se aquecem, seus volumes têm alterações desprezíveis e ocorrem variações nas pressões internas dos mesmos. Considere que os pneus de um veículo tenham sido calibrados a 17 C com uma pressão de 1,7 x 10 5 N/m2. Após rodar por uma hora, a temperatura dos pneus chega a 37 C. A pressão no interior dos pneus atinge um valor aproximado de: a) 1,8 x 10 5 N/m 2 b) 3,7 x 10 5 N/m 2 c) 7,8 x 10 5 N/m 2 d) 8,7 x 10 5 N/m 2 e) 9,5 x 10 5 N/m A figura ao lado representa um gáscontido em um cilindro cuja parte superior é vedada por um êmbolo que pode deslizar, sem atrito, para cima e para baixo, ao longo das paredes do cilindro. Sobre o êmbolo está um objeto de massa constante. Se esse sistema for aquecido lentamente, a transformação a que ele será submetido é: a) adiabática b) isobárica c) isotérmica d) isocórica e) isostática 03. Determinada massa de gás perfeito sofre as transformações indicadas a seguir: I Compressão a temperatura constante. II Expansão a pressão constante. III Aquecimento a volume constante. Nessa ordem, as transformações podem ser chamadas também de: a) isobárica, adiabática e isocórica.

2 b) isométrica, isotérmica e isobárica. c) isotérmica, isobárica e adiabática. d) isométrica, isocórica e isotérmica. e) isotérmica, isobárica e isométrica. 04. O diagrama representa três isotermas a, b e c, referentes a uma mesma amostra de gás perfeito. A respeito dos valores das temperaturas absolutas a, b e c, pode-se afirmar que: a) a = b = c b) a < b < c c) a > b > c d) a = b < c e) b > a < c 05. (Adaptado) Para se representar sucessão de transformações gasosas, utiliza-se o diagrama p X V, como na figura abaixo:

3 Qual transformação gasosa ocorre entre: a) A B b) B C c) C D d) D E e) E F f) F G 06. Uma amostra de gás perfeito ocupa um recipiente de 10,0 litros à pressão de 1,5 atm. Essa amostra foi transferida para outro recipiente de 15,0 litros, mantendo a mesma temperatura. Qual a nova pressão dessa amostra de gás? 07. Um recipiente contém certa massa de gás ideal, à temperatura de 27 ºC, ocupa um volume de 15 litros. Ao sofrer uma transformação isobárica, o volume ocupado pela massa gasosa passa a ser de 20 litros. Nessas condições, qual foi a variação de temperatura sofrida pelo gás? 08. Certa quantidade de gás ocupa um volume de 3,0 litros e sua temperatura é de 450 K. Sem que a pressão mude, sua temperatura é baixada para 300 K. Determine o volume do gás nessa nova situação. 09. Determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isométrica. A pressão inicial vale 4,0 atm e a temperatura inicial é de 47 ºC. Se a temperatura final é de 127 ºC, qual é o valor da pressão final?

4 10. Num recipiente indeformável, aprisiona-se uma certa massa de gás perfeito a 27 ºC. Medindo a pressão exercida pelo gás, obtemos o valor 90 cmhg. Se elevarmos a temperatura para 170,6 ºF, qual será a nova pressão do gás? 11. (FUVEST Adaptado) Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado, 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. a) Calcule a pressão final do gás. b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transformação descrita. 12. A 27º C, um gás ideal ocupa 500 m3. Que volume ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica? 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? 14. O gráfico abaixo representa a variação de energia interna de 1 mol de determinado gás, a volume constante, em função da sua temperatura. A variação de energia interna, a quantidade de calor absorvida e o trabalho realizado pelo gás são, respectivamente: a. 3,0 kcal, 2,0 kcal, nulo b. 2,0 kcal, 2,0 kcal, 4,18 J c. 2,0 kcal, 2,0 kcal, nulo d. 2,0 kcal, 3,0 kcal, 4,18 J 15. (Adaptado) Observa-se, ao girar um misturador no interior de um líquido contido em um recipiente isolado termicamente das vizinhanças, que a sua temperatura aumenta.

5 Afirmamos que: I - A energia interna do líquido aumenta. II - Ao girar o misturador no sentido contrário, a sua temperatura diminui. III - Ao girar o misturador em qualquer sentido, o calor do líquido aumenta. Assinale a alternativa correta: a. apenas II e III são verdadeiras b. apenas I e III são verdadeiras c. apenas I é verdadeira d. todas são verdadeiras e. apenas I e II são verdadeiras 16. Um recipiente de volume V contém um gás perfeito. Fornece-se ao gás uma certa quantidade de calor, sem variar o volume. Nestas condições: a. a quantidade de calor recebida pelo gás servirá apenas para aumentar a energia interna dele. b. o gás realizará trabalho e a energia interna dele permanecerá constante. c. o gás realizará trabalho e a energia interna dele diminuirá. d. o gás realizará trabalho equivalente à quantidade de calor recebida. 17. (UFV-Adaptado) Considere as afirmativas abaixo, relacionadas às transformações de um gás ideal mostradas na figura:

6 I - Na transformação ac, o sistema realiza trabalho e recebe calor. II - As transformações ac e bc têm a mesma variação de energia interna.. III - Na transformação bc, o trabalho é nulo e o sistema cede calor à vizinhança. Entre as alternativas seguintes, a opção correta é: a. apenas I e III são verdadeiras b. apenas II e III são verdadeiras c. todas são verdadeiras d. apenas I e II são verdadeiras e. todas são falsas 18. (UFLA-Adaptado) Um gás é submetido às seguintes transformações mostradas no diagrama abaixo. Assinale a alternativa correta. a. a expansão isobárica AB o gás cede calor (Q<0) b. Na expansão isotérmica AC não existe troca de calor (Q=0) c. Na expansão adiabática AD o gás não realiza trabalho (W=0) d. No esfriamento isométrico AE o gás recebe calor. (Q>0) e. No esfriamento AE do gás, o trabalho realizado é nulo. 19. Um folheto explicativo sobre uma máquina térmica afirma que ela, ao receber 1000 cal de uma fonte quente, realiza 4186 J de trabalho. Sabendo que 1 cal eqüivale a 4,186 J e com base nos dados fornecidos, pode-se afirmar que esta máquina: a. viola a 1 a. Lei da termodinâmica. b. possui um rendimento nulo. c. viola a 2 a. Lei da termodinâmica. d. possui um rendimento de 10%. e. funciona de acordo com o ciclo de Carnot.

7 20. Um inventor afirma que construiu uma máquina que extrai Q 1 = 25x10 6 cal de uma fonte à temperatura de 600K e que rejeita Q 2 = 10x10 6 cal para uma fonte à temperatura de 300K. a. Determine o rendimento dessa máquina com base nos valores de Q 1 e Q 2. b. Determine o rendimento dessa máquina com base no princípio de Carnot (2 a. lei da termodinâmica). c. Explique se é viável investir na construção dessa máquina. 21. (UFOP-Adaptado) Uma certa massa de um gás ideal sofre as transformações representadas na figura abaixo, sendo a temperatura, em A, igual a 300K. Dado R=8,31 J/mol K. a. Qual é o número de moles contidos nessa massa gasosa? b. Calcule a temperatura correspondente ao ponto B. c. Como se denomina a transformação correspondente à passagem de B a C? d. Qual é o trabalho global contra o meio externo? e. Na transformação C a D, a energia interna cresce ou decresce? Por quê? 22. Um gás perfeito descreve o ciclo ABCDA como indica a figura abaixo. P (Pa) Calcule para o ciclo: o trabalho, o calor e a variação da energia interna. 23. (Adaptado)Um botijão contém gás sob alta pressão. Ao abrir-se a válvula desse botijão, o gás escapa rapidamente para a atmosfera. 1. EXPLIQUE por que, nessa situação, o processo pode ser considerado adiabático.

8 2. Considerando a situação descrita, RESPONDA: a) o trabalho realizado pelo gás foi positivo, negativo ou nulo? JUSTIFIQUE sua resposta. b) durante todo o processo, a temperatura do gás que permanece dentro do botijão aumenta, diminui ou permanece a mesma? JUSTIFIQUE sua resposta 24. (PUC RS-Adaptado)Uma porção de gás ideal está contida num cilindro com pistão móvel, conforme representa a figura abaixo. Supondo-se que o deslocamento do pistão da posição 1 para a posição 2 representa uma transformação adiabática e que a variação de volume durante o deslocamento do pistão é de 0,50m 3, sob pressão média de 100N/m 2, pode-se concluir que a. o gás esfria e sua energia interna diminui de 50J. b. o gás esfria e sua energia interna diminui de 100J. c. o gás aquece e sua energia interna aumenta de 50J. d. o gás aquece, mas a quantidade de energia interna não se altera. e. a temperatura do gás não varia. 25. Um determinado gás encontra-se dentro de um cilindro com pistão. Ele sofre aumento de temperatura quando submetido a uma a. expansão isotérmica. b. expansão adiabática. c. compressão isobárica. d. compressão isotérmica. e. compressão adiabática.

9 26. (Adaptado) Um cilindro com pistão, de volume igual a 2,0 litros, contém um gás ideal. O gás é comprimido adiabaticamente sob pressão média de 1000N/m 2 até que o volume atinja o valor de 0,20 litros. A variação da energia interna do gás, em J, durante a compressão é a. 1,8 b. 2,0 c. 200 d e O mesmo número de mols de dois gases ideais monoatômicos 1 e 2 são submetidos a um processo de aquecimento, sofrendo a mesma variação de temperatura. No caso do gás 1, ao longo do processo, seu volume permaneceu constante; no caso do gás 2, a pressão não variou. Sendo Q 1, W 1 e o calor recebido, o trabalho realizado e a variação da energia interna referentes ao gás 1, respectivamente, e Q 2, W 2 e, as mesmas grandezas para o gás 2, é correto afirmar: a. = ; W 1 =0; Q 1 > Q 2 b. = ; W 1 =0; Q 1 < Q 2 c. < ; W 1 =0; Q 1 < Q 2 d. = ; W 2 =0; Q 1 > Q 2 e. > ; W 2 =0; Q 1 = Q 2 Gabarito: 1) Letra A. 2) Letra B. 3) Letra E. 4) Letra C. 5) a) expansão isobárica, b) isocórica, c) expansão isotérmica, d) isocórica, e) expansão isotérmica, f) compressão isobárica. 6) 1 atm. 7) 100 C. 8) 2 litros. 9) 5 atm. 10) 105 cmhg. 11) a) 2,2 atm. b)

10 12) V= 333,33 cm 3. 13) 6 atm. 14) Letra C. 15) Letra C. 16) Letra A. 17) Letra A. 18) Letra E. 19) Letra C. 20) a) 60%; b) 50%; c) Não. O rendimento é maior que o máximo. 21) a) 24,1 mols; b) isométrica; c) 8x10 4 J; d) Decresce. O volume diminui e a temperatura e a energia interna também. 22) Trabalho=4J; Calor é nulo e Variação de energia=4j. 23) 1) é muito rápido; 2) a) Positivo; b) diminui. 24) Letra C. 25) Letra E. 26) Letra D. 27) Letra B.