A atmosfera é composta por uma camada de gases que se situam sobre a superfície da Terra. Imediatamente acima do solo ocorre uma região da atmosfera conhecida como troposfera, na qual ocorrem as nuvens, os ventos e a chuva. Ela tem uma altura aproximada de 10 km , a temperatura no seu topo é cerca de
e sua pressão é de
. Se um balão resistente a altas pressões, cheio com gás hélio até um volume de
, a
e
, é solto, o volume deste balão, quando chegar ao topo da troposfera, será de: Dado: 0 Kelvin
29,73 L
29,73 L
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de Física, mais especificamente de Lei dos Gases. A pergunta quer saber qual vai ser o volume final de um balão de hélio quando ele sobe até o topo da troposfera, onde a pressão e a temperatura mudam. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei Combinada dos Gases, que relaciona pressão, volume e temperatura de um gás.
Passo 2
Primeiro, vamos organizar os dados que temos:
- Volume inicial (
): 10,0 litros - Pressão inicial (
): 1,00 atm - Temperatura inicial (
): 27,0°C
No topo da troposfera:
- Pressão final (
): 0,25 atm - Temperatura final (
): -50,0°C
Antes de aplicar a fórmula, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque a Lei dos Gases trabalha com temperaturas absolutas.
Passo 3
Vamos converter as temperaturas:
A fórmula para converter Celsius para Kelvin é:
Então,
-
Temperatura inicial (
): -
Temperatura final (
):
Passo 4
Agora, vamos usar a Lei Combinada dos Gases, que é dada por:
Queremos encontrar o volume final (
), então reorganizamos a fórmula para:
Substituindo os valores que temos:
Passo 5
Vamos calcular passo a passo:
-
Multiplica os numeradores:
-
Multiplica os denominadores:
-
Divide os resultados:
Resposta
O volume final do balão no topo da troposfera será aproximadamente 29,73 litros.