Resoluções dos testes propostos

Transcrição

1 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos.49 Resosta: c Dados: A ; A ; B ; B Alicando a lei geral dos gases erfeitos, obtemos: A A A B B A B B A B B A.5 Resosta: d A transformação é isocórica: Sendo 3 ºbf/ol ; 3 ºbf/ol ; (7 73) K 3 K, vem: K Em graus Celsius: C.5 Resosta: e Dados: θ 7 C; (7 73) K 3 K;, (% maior); (transformação isobárica) 3, 36 K K θ 6 C.5 Resosta: a Sendo isovolumétrica a transformação, temos: Mas: K K Substituindo esses valores, obtemos: ,5 4

2 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos.53 Resosta: e A transformação é isotérmica; logo: 4 emos: 5 º, 8 atm; º 3 3 Então: atm.54 Resosta: b ransformação isotérmica: Dados: 5, cm 3 ;,9 5 Pa;, cm 3 Então:,9 5 5,,,5 4 Pa.55 Resosta: d No estado inicial A: A 8 N/m ; A m 3 No estado final B: B 6 N/m ; B 4 m 3 Alicando a lei geral dos gases erfeitos: A A A B B A B A B B Resosta: a Condições iniciais: K; 45 º; atm 5 Pa Condições finais: K; 39 3 Pa Alicando a lei geral dos gases erfeitos, obtemos: º Resosta: b ransformação ab: isocórica ( constante ). ransformação bc: isobárica ( constante ). ransformação ca: isotérmica ( constante ). Reresentando no diagrama : c b a

3 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 3.58 Resosta: d Dados: m kg; g m/s ; S, m ; atm, 4 Pa mg S,, 4 Pa Pressão inicial do gás: atm, 4, 4, 4 Pa olume inicial do gás (H 8 cm): H S 8 S Pressão final do gás ( atm 8, 4 Pa): atm 8, 4, 4 9, 4 Pa olume final do gás: H S Como a transformação é isotérmica, temos:, 4 8 S 9, 4 H S H cm.59 Resosta: d Aós o aquecimento, o emuxo ermanece constante, ois o eso do sistema não varia. Sendo assim, o nível da água no interior do cilindro continua, m abaixo do nível externo. Portanto, trata-se de uma transformação isobárica (ressão constante). Então, sendo S a área da seção transversal do cilindro, temos: olume inicial do ar: (9,,) S S olume final do ar: (H,) S emeratura inicial: 3 K emeratura final: 36 K Alicando a lei de Charles ara a transformação isobárica, obtemos: S ( H,) S 3 36 H, m

4 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 4.6 Resosta: d Situação inicial: θ 7 C; (7 73) K 3 K;, atm Situação final: θ 3 C; (3 73) K 7 K;? O volume do ar no interior do freezer não se modifica; ortanto, a transformação é isocórica:,,9 atm 3 7 A dificuldade de abrir o freezer é devida ao fato de a ressão externa (, atm) ser maior que a ressão interna (,9 atm)..6 Resosta: a Condições iniciais: K Condições finais: K Considerando a a versão:,,9, Nesse caso, ortanto, (comatível). Considerando a a versão:,5,5, Nessa versão, (incomatível). Portanto, das duas versões, somente a rimeira ode ser verdadeira..6 Resosta: d Dados: m 6,4 kg 64 g; M 3 g/mol; º; θ 7 C; m M (7 73) K 3 K; R,8 atm º/mol K R 64 3,8 3 4,8 atm

5 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 5.63 Resosta: a Dados:,5 atm; n mol; n 3 mols Situação inicial: n R Situação final: n R Dividindo or, obtemos: n n, 5 3,5 atm.64 Resosta: b Sendo Pot. W a otência e t 4 min 84 s, a quantidade de calor recebida vale: Q Pot t. 84 Q 8,4 5 J Como c 4, J/g C é o calor esecífico da água, ao receber essa quantidade de calor, a massa m kg 3 g (corresondente a litros) sofre a variação de temeratura θ, dada or: Q m c θ 8, , θ θ C Ao receber essa mesma quantidade de calor, m mg de CO tem sua temeratura variando de θ 7 C ( 3 K) ara θ θ θ 37 C ( 3 K). O volume do gás, que se mantém constante no rocesso, é, º, e a massa molar do CO é M 44 g/mol. Sendo R 8, atm º/mol K, alicando a equação de Claeyron, obtemos: nr 3 m M R, 8, 3,7 atm , 3.65 Resosta: a Considerando que a cada metros que se desce na água a ressão aumenta de aroximadamente atm, quando o balão está a 9 metros de rofundidade, a ressão do ar (n. mols) é: atm 9 atm atm Na rofundidade de metros, a ressão do ar (n?) é: atm atm atm Alicando a equação de Claeyron às duas situações, obtemos: n R. R nr nr Dividindo or membro a membro, vem:. n n 4. mols Porcentualmente: n n 4.. % n % n

6 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 6.66 Resosta: b Para uma quantidade inicial n de CO, a ressão é atm. Para a quantidade final n, a ressão cai ara 6 atm. Alicando a equação de Claeyron às duas situações, obtemos: n R n R nr 6 nr Dividindo membro a membro, vem: 6 n n n 6 n n,8 n Esse resultado significa que 8% da quantidade inicial de CO ermaneceram no cilindro, tendo escaado %..67 Resosta: c Dados: 6 N/m ;,5 6 N/m ; m, kg m Situação inicial: M R m Situação final: M R Dividindo or, obtemos: m m 6 5, A massa m de gás que sai vale: 6 m,5 kg m m m m m,5 m 7,5 kg.68 Resosta: b Na situação inicial, a massa de gás é m e a temeratura é 8 K. Na situação final, a massa de gás é m e a temeratura é 35 K. A ressão ( ) e o volume ( ) não se modificam. Alicando a equação de Claeyron às duas situações, obtemos: m M R m M R 8 m' M R m' M R 35 Igualando, vem: m M R m' 8 M R 35 m' 8 m',8 m,8m m 35 m

7 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 7.69 Resosta: Soma 8 () Incorreta. A energia cinética das moléculas é diretamente roorcional à temeratura absoluta do gás. () Incorreta. A temeratura de 3 F corresonde a C ou 73 K. A agitação térmica somente cessa no zero absoluto ( K). (4) Incorreta. As temeraturas C e K são diferentes e, ortanto, corresondem a diferentes estados de agitação térmica. (8) Correta. eoricamente, o zero absoluto é a temeratura em que cessa a agitação molecular. (6) Incorreta. A energia cinética das moléculas seria nula à temeratura de K, e não a C..7.7 Resosta: e Sendo EC 3 nr a energia cinética do gás e N o número de moléculas, resulta que a energia cinética média or molécula é dada or: nr ec 3 N Mas: nr ; ortanto: ec 3 N.7.7 Resosta: c Situação I: erdadeira. Os choques das moléculas dos gases contra as aredes internas determinam a ressão que faz com que o volume aumente. Situação II: Falsa. Sendo constante o volume, ara reduzir a ressão ela metade (de 6 atm ara 3 atm), a temeratura também deve se reduzir ela metade (de 3 K ara 5 K). Situação III: Falsa. A lata é amassada ela ressão externa orque a ressão do ar no seu interior diminui quando a temeratura diminuir.

8 da física Caítulo 8 Estudo dos gases Resoluções dos testes roostos 8.7 Resosta: a Sabe-se que: E c 3 nr a exeriência ( constante): E c() E c() a exeriência ( constante): E c() E c() A energia cinética do gás dulicou nas duas exeriências..73 Resosta: e m H 3,3 7 kg; m O 53 7 kg Sendo m H m O, ara as massas molares, temos: M H M O Entretanto, a energia cinética das moléculas não deende da massa molar Ec 3 nr. Portanto: E c(h) E c(o) A velocidade média das moléculas deende da massa molar, de acordo com a R fórmula: v 3. Portanto: v H v O M Quanto à influência da temeratura, de acordo com as fórmulas, no zero absoluto ( ), a energia cinética e a velocidade das moléculas se anulam: E c.74 Resosta: a R De acordo com a fórmula v 3, quanto menor for a massa molar, maior será M a velocidade das moléculas. Comarando os gases referidos, o hidrogênio (H ) é o que tem a menor massa molar e, ortanto, suas moléculas são as que têm maior velocidade.