A força exercida por um gás nas paredes de um recipiente é devida à:
A) força repulsiva entre as moléculas do gás
B) ligeira perda na velocidade média de uma molécula do gás após colisão com parede
C) mudança no momentum linear de uma molécula do gás devido à colisão com parede
D) colisões elásticas entre as moléculas do gás
E) colisões inelásticas entre as moléculas do gás
A) força repulsiva entre as moléculas do gás
B) ligeira perda na velocidade média de uma molécula do gás após colisão com parede
C) mudança no momentum linear de uma molécula do gás devido à colisão com parede
D) colisões elásticas entre as moléculas do gás
E) colisões inelásticas entre as moléculas do gás
Passo 1
Beleza, vamos lá. O enunciado pergunta de onde vem a força que o gás faz nas paredes de um recipiente. Isso é parte da teoria cinética dos gases, onde a gente usa conceitos de colisões e momento (momentum). Para resolver, a gente vai lembrar que empurrão (força) vem de mudança de momentum quando uma molécula bate na parede.
Passo 2
Primeiro, o que é momentum (ou quantidade de movimento)? É dado por
onde
Passo 3
Numa colisão perfeitamente elástica com a parede, a componente da velocidade perpendicular à parede inverte de sinal. Se antes a molécula vinha com velocidade
, depois volta com
. A mudança de momentum é
Esse
Passo 4
Agora, força é mudança de momentum por tempo:
Como muitas moléculas batem por segundo, a soma dessas mudanças de momentum por tempo dá a pressão do gás na parede.
Passo 5
Vamos examinar as alternativas:
A) fala de força repulsiva entre moléculas – não é isso, a força na parede vem da colisão com a parede mesmo.
B) “ligeira perda na velocidade média” – não faz sentido, pois na colisão elástica não há perda média, só inversão de sinal.
C) “mudança no momentum linear … devido à colisão com parede” – bingo, é exatamente isso.
D) e E) tratam de colisões entre moléculas, mas a questão é sobre a força na parede, não internamente.
A) fala de força repulsiva entre moléculas – não é isso, a força na parede vem da colisão com a parede mesmo.
B) “ligeira perda na velocidade média” – não faz sentido, pois na colisão elástica não há perda média, só inversão de sinal.
C) “mudança no momentum linear … devido à colisão com parede” – bingo, é exatamente isso.
D) e E) tratam de colisões entre moléculas, mas a questão é sobre a força na parede, não internamente.
Resposta
C) mudança no momentum linear de uma molécula do gás devido à colisão com parede.