Considere um balão de 22,4 L com gás hélio (monoatômico) a uma temperatura de
e pressão de 1 atm. Qual é a energia cinética média dos átomos de hélio em unidades de 10-2310-23 J? Considere a pressão atmosférica como
e a constante de Boltzmann igual a
Passo 1
Resumo do enunciado: Temos um balão contendo gás hélio monoatômico, volume 22,4 L, temperatura de 35,2 °C e pressão de 1 atm. Precisamos encontrar a energia cinética média de cada átomo de hélio, expressa em unidades de 10⁻²³ J.
Conteúdo: Teoria cinética dos gases ideais – energia cinética média de uma partícula de gás.
O que vamos usar:
Conteúdo: Teoria cinética dos gases ideais – energia cinética média de uma partícula de gás.
O que vamos usar:
- Conversão de temperatura para Kelvin.
- Fórmula da energia cinética média para um gás monoatômico:
- Valor da constante de Boltzmann
.
Passo 2
Converter a temperatura de graus Celsius para Kelvin, porque a fórmula da cinética só funciona com T em K:
Passo 3
Entender a teoria: pela mecânica estatística, num gás ideal monoatômico a energia cinética média de uma partícula depende só de T e da constante de Boltzmann, não de P ou V. A fórmula é
Passo 4
Substituir os valores na fórmula:
- Calcular
:
- Multiplicar por
:
Passo 5
Expressar em unidades de
J:
Resposta
A energia cinética média dos átomos de hélio é aproximadamente