Área de Ciências da Natureza Disciplina: Física Ano: 2º Ensino Médio Professor: Marcelo Caldas Física Atividades para Estudos Autônomos Data: 5 / 6 / 2018 Aluno(a): Nº: Turma: Capítulo 23: Comportamento dos Gases QUESTÃO 1 (FUVEST SP/2018) Em navios porta-aviões, é comum o uso de catapultas para lançar os aviões das curtas pistas de decolagem. Um dos possíveis mecanismos de funcionamento dessas catapultas utiliza vapor de água aquecido a 500 K para pressurizar um pistão cilíndrico de 60 cm de diâmetro e 3 m de comprimento, cujo êmbolo é ligado à aeronave. Após a pressão do pistão atingir o valor necessário, o êmbolo é solto de sua posição inicial e o gás expande rapidamente até sua pressão se igualar à pressão atmosférica (1 atm). Nesse processo, o êmbolo é empurrado, e o comprimento do cilindro é expandido para 90 m, impulsionando a aeronave a ele acoplada. Esse processo dura menos de 2 segundos, permitindo que a temperatura seja considerada constante durante a expansão. a) CALCULE qual é a pressão inicial do vapor de água utilizado nesse lançamento. b) Caso o vapor de água fosse substituído por igual massa de nitrogênio, nas mesmas condições, o lançamento seria bem sucedido? JUSTIFIQUE. Note e adote: Constante universal dos gases: R = 8 10 5 atm m 3 mol 1 K 1 ; = 3; Massas molares: H 2 O... 18 g/mol N 2... 28 g/mol QUESTÃO 2 (IBMEC SP Insper/2017) Em uma determinada indústria, existe uma caldeira rígida que encerra certa quantidade de um gás ideal a 27 ºC e sob pressão de 2,0 atm. Através de um compressor, injeta-se mais gás, fazendo com que a temperatura no interior da caldeira suba para 177 ºC, e a pressão atinja 4,0 atm. DETERMINE, em relação ao número de mols inicialmente contidos na caldeira, o número de mols injetados na caldeira. QUESTÃO 3 (Mackenzie SP/2018) A figura ao lado representa duas isotérmicas em que certa massa gasosa, inicialmente no estado A, sofre uma transformação atingindo o estado B, que por sua vez sofre uma transformação, atingindo o estado C. CALCULE a temperatura T A e o volume V A característicos do estado A. QUESTÃO 4 Um gás ideal, cuja temperatura inicial é de 27ºC, está armazenado num recipiente cilíndrico, fechado por um êmbolo móvel, e é aquecido isobaricamente até que sua temperatura absoluta final triplique. Sabe-se que, no interior do recipiente cilíndrico, há 5 mols desse gás mantido a uma pressão de 1,23 atm. Sendo o valor da constante universal dos gases perfeitos igual a 0,082 atm.l.mol 1.K 1, CALCULE o volume final, em litros, desse gás após o aquecimento. 1
QUESTÃO 5 (UCS RS) A língua de sogra é um brinquedo tradicional em festas. Consiste, normalmente, de um tubo de papel enrolado que estica quando o ar é soprado dentro dele. Um contador de histórias jura que seu avô tinha um sopro tão forte que era capaz de matar uma mosca voando com esse brinquedo. Mas, o mais incrível, é que se a mosca não morresse pela pancada, morria pela temperatura da língua de sogra que, segundo o contador de histórias, chegava a ferver a água. Assumindo que isso fosse verdade e, considerando que o volume da língua de sogra totalmente preenchida de ar como 0,0002 m 3, e que, nas CNTP, nela coubesse 9 10 3 mols de ar, DETERMINE a pressão que o avô do contador de histórias deveria conseguir gerar ao soprar a língua de sogra para que a temperatura interna dela chegasse a 127 ºC? Considere o ar dentro da língua de sogra como um gás ideal, e que a constante universal dos gases perfeitos seja R = 8,3 J/mol.K e que 0 ºC = 273 K. QUESTÃO 6 (UEL PR)-Modifcada Analise o gráfico ao lado, que representa uma transformação cíclica ABCDA de 1 mol de gás ideal. CALCULE a maior e a menor temperatura absoluta do gás no ciclo (considere J R 8 ). Kmol JUSTIFIQUE sua resposta apresentando todos os cálculos realizados. QUESTÃO 7 (UERJ) Para descrever o comportamento dos gases ideais em função do volume V, da pressão P e da temperatura T, podem ser utilizadas as equações ao lado: De acordo com essas equações, DETERMINE a razão K R. QUESTÃO 8 (UFRR) A cromatografia gasosa é uma análise química instrumental por separação de compostos químicos em uma amostra complexa. Um cientista coletou gases de efeito estufa (CO 2 e CH 4 ), 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 1000Pa. QUAL era a pressão inicial desse gás, sabendo que seu volume permaneceu inalterado? Considere que os gases do efeito estufa comportam-se como gases ideais. QUESTÃO 9 (ACAFE SC) 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. DETERMINE, nesse caso, a duração do ar desse cilindro, em minutos. QUESTÃO 10 (UFPE) Um recipiente de 16 L contém um gás ideal a uma pressão de 30 atm. CALCULE a pressão final, em atm, sabendo que o volume do recipiente passa para 8 L e que a temperatura absoluta final é a metade da temperatura absoluta inicial. 2
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