1.

Dois gases ideais, um monoatômico e um diatômico, sofrem a mesma variação de energia interna. Marque a alternativa verdadeira.

a   A variação de temperatura, nos dois casos, é a mesma.

b   A variação de temperatura é maior no gás monoatômico.

c   A variação de temperatura é maior no gás diatômico.

d   Não é possível relacionar as variações de temperatura pois não sabemos se o sitema realiza ou não trabalho durante tal processo.

e   As temperaturas não variam.

Resolução
2.

Fornecemos 70 J de calor a um mol de gás diatômico, que se expande a pressão constante. As moléculas do gás giram, mas não oscilam. De quanto a energia interna do gás aumenta?

Resolução
3.

A figura representa a energia térmica de 0,14   m o l de gás em função da temperatura.

Quanto vale c v para este gás?

Resolução
4.

Um pesquisador quer estudar o comportamento termodinâmico de sólidos através de uma simulação de computador.

Ele modela um sólido como uma rede cristalina de N = 1   b i l h ã o de átomos ligados aos seus vizinhos por molas ideais.

Contudo, seus “átomos” estão restritos a um plano (ou seja, a simulação é inteiramente bidimensional).

Para testar se sua simulação está bem feita, ele calcula a energia interna do seu sólido.

Qual o valor que ele espera encontrar?

a   E i n t = 1 / 2 N k B T

b   E i n t = N k B T

c   E i n t = 3 / 2 N k B T

d   E i n t = 2 N k B T

e   E i n t = 5 / 2 N k B T

f   E i n t = 3 N k B T

g E i n t = 7 / 2 N k B T

Resolução
5.

Como se altera a energia cinética média de um gás monoatômico ideal quando:

A pressão é duplicada a volume constante?

O volume é duplicado a pressão constante?

a   Permanece inalterada em ambos os casos.

b   Cai à metade em ambos os casos.

c   Dobra em ambos os casos.

d   Quadruplica e cai a 1 / 4 , respectivamente.

e   Dobra e cai à metade, respectivamente.

Resolução
6.

De acordo com o teorema da equipartição da energia, a energia térmica de um gás é dividida igualmente entre:

a) as moléculas do gás

b) a energia cinética e a energia potencial do gás

c) a energia cinética de translação e a energia cinética de rotação das moléculas do gás

d) os graus de liberdade das moléculas do gás

e) a temperatura e a pressão do gás

Resolução
7.

Um recipiente contendo hidrogênio (massa molecular 2 u ) é posto em contato térmico com um recipiente contendo oxigênio( massa molecular 32 u ) por tempo suficiente para que os dois entrem em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e a velocidade média das moléculas de cada gás, podemos afirmar:

  1. A energia cinética média e a velocidade média são maiores para o oxigênio.
  2. A energia cinética média é maior para o hidrogênio e a velocidade média é igual para os dois gases.
  3. A velocidade média é maior para o oxigênio e a energia cinética média é igual para os dois gases.
  4. A velocidade média é maior para o hidrogênio e a energia cinética média é igual para os dois gases.
Resolução
8.

Como se altera a energia cinética média de um gás monoatômico ideal quando a pressão é duplicada a volume constante?

E quando o volume é duplicado a pressão constante?

  1. Permanece inalterada em ambos os casos.
  2. Cai à metade em ambos os casos.
  3. Dobra em ambos os casos.
  4. Quadruplica e cai a 1 / 4 , respectivamente.
  5. Dobra e cai à metade, respectivamente.
Resolução
9.

Considere os seguintes gases comuns em nossa atmosfera: nitrogênio, com 28   g / m o l , e oxigênio, com 32   g / m o l .

Suponha que estes gases estejam em condições de volume, temperatura e pressão nas quais possam ser considerados gases ideais.

Se os gases estão à mesma temperatura, então considere as seguintes afirmativas:

  1. As moléculas destes gases possuem a mesma energia cinética translacional.
  2. As moléculas de oxigênio são, em média, mais rápidas que as moléculas de nitrogênio.
  3. O gás que possui as moléculas com a maior energia cinética translacional é o oxigênio, pois possui maior massa molar.

As CORRETAS são:

  1. Apenas I.
  2. Apenas II.
  3. Apenas III.
  4. Apenas I e II.
  5. Apenas II e III.
Resolução
10.

Marque a afirmativa CORRETA a respeito das propriedades do gás ideal.

  1. O calor específico a volume constante é maior do que a pressão constante.
  2. As moléculas do gás são consideradas partículas e, portanto, sem dimensão.
  3. P T = n R V
  4. Num processo adiabático, o trabalho realizado pelo sistema não depende da variação de temperatura.
Resolução
11.

Das afirmações a seguir, quais delas são verdadeiras? (i) Em um gás ideal o módulo da velocidade das moléculas é inalterado imediatamente após elas colidirem com as paredes do recipiente que as contém. (ii) Num gás ideal não há energia potencial de interação entre as suas moléculas. (iii) A energia interna de um gás ideal é sempre diretamente proporcional à sua temperatura e inversamente proporcional à sua pressão.

(a) Apenas (i).

(b) Apenas (ii).

(c) Apenas (iii).

(d) Apenas (i) e (ii).

(e) Apenas (i) e (iii).

(f) Apenas (ii) e (iii).

(g) Todas elas.

(h) Nenhuma delas.

Resolução
12.

Considere um recipiente com uma mistura de três gases ideais inertes. Sejam C V 1 , C V 2 e C V 3 as capacidades térmicas molares a volume constante de cada um dos gases e suponha que no recipiente haja n 1 , n 2 e n 3 moles de cada um dos gases, respectivamente. Podemos afirmar, então, que a capacidade térmica efetiva de toda a mistura é:

  1. C V 1 n 1 + C V 2 n 2 + e C V 3 n 3
  2. ( C V 1 +   C V 2   + C V 3 ) 3
  3. ( n 1 C V 1 + n 2   C V 2   + n 3 C V 3 ) ( n 1 + n 2 + n 3 )
  4. C V 1 C V 2 + C V 1 C V 3 + C V 2 C V 3 C V 1 +   C V 2   + C V 3
  5. n 1 n 2 n 3 . C V 1 +   C V 2   + C V 3 n 1 + n 2 + n 3
Resolução
13.

Considere as três afirmativas abaixo, a respeito de um gás IDEAL:

  1. A energia interna de um gás ideal depende diretamente de seu volume
  2. O calor específico à pressão constante de um gás ideal é sempre menor que à volume constante.
  3. O calor específico a volume constante de um gás ideal é função apenas da temperatura.

Marque a alternativa que indica as afirmativas CORRETAS:

  1. I
  2. II
  3. III
  4. I e II
  5. I e III
  6. II e III
  7. Todas estão corretas.
  8. Nenhuma está correta.
Resolução
14.

A diferença C p - C V entre as capacidades térmicas molares a pressão e volume constante , respectivamente, é maior para que tipo de gás?

  1. Monoatômico.
  2. Diatômico sem vibração.
  3. Diatômico com vibração.
  4. Poliatômico.
  5. O valor é o mesmo para todos os casos anteriores.
Resolução
15.

Um cilindro de oxigênio ( O 2 ) para uso hospitalar contém este gás à pressão de 200.10 5 P a e à temperatura de 300 K ( 27 ° C ) . Considerando o gás ideal, calcule:

  1. A energia cinética média de translação por molécula do gás.
  2. A velocidade quadrática média das moléculas no gás..
  3. A energia interna por mol do gás.
  4. A densidade do gás no cilindro.
  5. Calcule o número de mols num cilindro de 40 l , nas condições de temperatura e pressão acima.

Dados:

k = 1,38.10 - 23 J / K

R = 8,31   J / K . m o l

M O 2 = 32 g / m o l = 32.10 - 3 k g / m o l

Resolução
16.

Um pesquisador quer estudar o comportamento termodinâmico de sólidos através de uma simulação de computador.

Ele modela um sólido como uma rede cristalina de N = 1   b i l h ã o de átomos ligados aos seus vizinhos por molas ideais.

Contudo, seus “átomos” estão restritos a um plano (ou seja, a simulação é inteiramente bidimensional).

Para testar se sua simulação está bem feita, ele calcula a energia interna do seu sólido.

Qual o valor que ele espera encontrar?

  1. E i n t = 1 / 2 N k B T
  2. E i n t = N k B T
  3. E i n t = 3 / 2 N k B T
  4. E i n t = 2 N k B T
  5. E i n t = 5 / 2 N k B T
  6. E i n t = 3 N k B T
  7. E i n t = 7 / 2 N k B T
Resolução
17.

8 . Um gás ideal poliatômico contendo 2,70 mols tem sua temperatura aumentada de 25   ° C para 6 5   ° C a pressão constante. Determine o trabalho realizado pelo gás e a energia média (translação + rotação) por molécula do gás no final do processo termodinâmico. Considere a constante de Boltzmann 1,38 × 10 - 23   J / K .

a . W = 0 , 898 × 10 3   J e E c i n m é d = 1,4 0 × 10 - 20   J

b . W = 1 , 706 × 10 3   J e E c i n m é d = 1,4 0 × 10 - 20   J

c . W = 0 , 349 × 10 3   J e E c i n m é d = 1,4 8 × 10 - 20   J

d . W = 0,449 × 10 3   J e E c i n m é d = 1,32 × 10 - 20   J

e . W = 0 , 706 × 10 3   J e E c i n m é d = 1,40 × 10 - 20   J

f . Nenhuma das alternativas

g . W = 2,898 × 10 3   J e E c i n m é d = 1 , 40 × 10 - 20   J

Resolução
18.

Um gás inicialmente a 2.0 atm de pressão e 127°C é comprimido a temperatura constante até o seu volume cair à metade. Em seguida expande a pressão constante, até seu volume retornar ao valor inicial. Qual a temperatura final do gás?

A) 254°C

B) 527°C

C) A resposta depende se o gás é monoatômico ou diatômico

D) 127°C

E) -73°C

Resolução
19.

Um mol de um gás ideal monoatômico pode atingir o mesmo estado final através de três processos distintos como mostrado no gráfico abaixo.

Dados P 0 = 10   a t m e V 0 = 1,0   c m 3 .

A variação de energia térmica no processo A é:

A) 0 J

B) -3,0 J

C) -37,5 J

D) 37,5 J

E) 24,9 J

Resolução
20.

A figura ao lado mostra um diagrama PV, no qual estão assinaladas 3 curvas possíveis que passam por um mesmo ponto ( P 0 , V 0 ) (representado pelo círculo). Uma dessas curvas representa uma transformação isotérmica de um gás ideal, e as outras duas transformações adiabáticas, sendo uma delas a curva adiabática seguida por um gás ideal monoatômico, e a outra a seguida por um gás ideal diatômico. Sendo 1 = curva tracejada; 2 = curva cheia; 3 =

curva tracejada fina, identifique qual curva corresponde a qual processo.

Resolução
21.

Dois recipientes com gases monoatômicos H e 4 e A r 40 estão em bom contato térmico entre si há um tempo muito longo, mas bem isolados da sua vizinhança (fig).

Sobre o valor atual das velocidades quadráticas médias v r m s de cada gás, e suas energias cinéticas médias de translação ε , podemos afirmar:

  1. v H e > v A r   e   ε H e = ε A r
  2. v H e < v A r   e   ε H e = ε A r
  3. v H e = v A r   e   ε H e = ε A r
  4. v H e > v A r   e   ε H e ≠ ε A r
  5. v H e < v A r   e   ε H e ≠ ε A r
Resolução
22.

Dois recipientes com gases monoatômicos 4 He e 40 Ar estão em bom contato térmico entre si há um tempo muito longo, mas bem isolados da sua vizinhança (fig).

Sobre a energia térmica total E t e r m e a temperatura final de cada gás, podemos afirmar que:

a) E H e = E A r   e   T H e ≠ T A r

b) E H e > E A r   e   T H e = T A r

c) E H e < E A r   e   T H e = T A r

d) E H e > E A r   e   T H e ≠ T A r

e) E H e < E A r   e   T H e ≠ T A r

Resolução
23.

Um pesquisador quer estudar o comportamento termodinâmico de sólidos através de uma simulação de computador. Ele modela um sólido como uma rede cristalina de N = 1 bilhão de átomos ligados aos seus vizinhos por molas ideais. Contudo, seus “átomos” estão restritos a um plano (ou seja, a simulação é inteiramente bidimensional). Para testar se sua simulação está bem feita, ele calcula a energia interna do seu sólido. Qual o valor que ele espera encontrar?

(a) E i n t = (1/2)N k B T.

(b) E i n t = N k B T.

(c) E i n t = (3/2)N k B T.

(d) E i n t = (5/2)N k B T.

(e) E i n t = 2N k B T.

(f) E i n t = 3N k B T.

(g) E i n t = (7/2)N k B T.

Resolução
24.

Se um gás ideal monoatômico com N moléculas está em equilíbrio térmico com um gás diatômico com o mesmo número de moléculas e o equilíbrio térmico é mantido quando a temperatura aumenta, a razão entre as variações da energia interna dos dois gases, Δ E d / Δ E m é:

a) 5/3;

b) 1;

c) 1/2;

d) 3/5;

e) 2;

Resolução
25.

Das afirmações que seguem, diga quais são verdadeiras: (i) Em um gás ideal o módulo da velocidade de uma molécula é inalterado após uma colisão dessa molécula com as paredes do recipiente que contem o gás. (ii) Num gás ideal não há uma energia potencial de interação entre as suas moléculas. (iii) A energia interna de um gás ideal é proporcional à sua temperatura e inversamente proporcional à sua pressão.

  1. Apenas (i).
  2. Apenas (ii).
  3. Apenas (iii).
  4. Apenas (i) e (ii).
  5. Apenas (i) e (iii).
  6. Apenas (ii) e (iii).
  7. Todas elas.
  8. Nenhuma delas.
Resolução
26.

Supondo que o hélio se comporta como um gás ideal monoatômico, se 2 mols de hélio sofreram um aumento de temperatura de 100 K a pressão constante, a energia transferida para o gás na forma de calor foi de aproximadamente:

a) 2.500 J;

b) 1.700 J;

c) 4.200 J;

d) 5.000 J;

e) 6.700 J;

Resolução
27.

O ponto na figura representa o estado inicial de um gás ideal e a isoterma que passa pelo ponto divide o diagrama p-V nas regiões 1 e 2. Assinale a alternativa correta a respeito da variação da energia interna ΔEint nos seguintes processos:

a) ΔEint é negativa se o estado do sistema se move para qualquer ponto da região 1 e ΔEint é positiva se o estado do sistema se move para qualquer ponto da região 2;

b) ΔEint é positiva se o estado do sistema se move para qualquer ponto da região 1 e ΔEint é negativa se o estado do sistema se move para qualquer ponto da região 2;

c) ΔEint é negativa se o estado do sistema se move para baixo na curva isoterma;

d) ΔEint é positiva se o estado do sistema se move para baixo na curva isoterma;

e) ΔEint é nula se o estado do sistema se move para qualquer ponto da região 1 ou da região 2;

Resolução
28.

Com relação às previsões da Teoria Cinética dos Gases Ideais e do teorema da equipartição de energia para o calor específico molar a volume constante C V , podemos afirmar que:

(a) C V = 3 R / 2 para os gases monoatômicos , independente da temperaura e pode variar C V = 5 R / 2 a C V = 6 R / 2 para os gases diatômicos, dependendo da temperatura.

(b) C V = 3 R / 2 para todos os gases, independentemente da temperatura.

(c) C V = 3 R / 2 para os gases monoatômicos e C V = 5 R / 2 para os gases diatômicos, independentemente da temperatura.

(d) Para todos os gases C V pode variar em função da temperatura.

Resolução
29.

Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. Quando um sistema vai de um estado 1 para um estado 2 através de vários processos diferentes, a variação de energia térmica do sistema será a mesma para todos os processos.
  2. A variação da energia térmica de uma dada quantidade de gás ideal depende apenas da sua variação de temperatura.
  3. Quando um sistema pode ir de um estado 1 para um estado 2 através de vários processos diferentes, a quantidade de trabalho realizado sobre o sistema será a mesma para todos os processos.
  4. Um processo quase-estático é aquele ao longo do qual o sistema nunca está longe do equilíbrio.
  5. Para qualquer substância que se expande quando aquecida, C p > C v .
Resolução
30.

Uma amostra de 4,0 g de um gás monoatômico de massa molar 2,0   g / m o l a uma temperatura inicial de - 73   ° C interage termicamente com 6,0 g de um gás diatômico de massa molar 4,0   g / m o l   a uma temperatura inicial de 127   ° C , conforme mostra a figura abaixo.

As Energias térmicas iniciais dos gases monoatômico e diatômico, respectivamente, são

  1. 4.988 J   e   12.471   J
  2. 4.988 J   e   19.954   J
  3. 6.651 J   e   49.884   J
  4. 1.821 J   e   3.959   J
  5. 4.988 J   e   22.448   J
Resolução
31.

Uma amostra de 4,0 g de um gás monoatômico de massa molar 2,0   g / m o l a uma temperatura inicial de - 73   ° C interage termicamente com 6,0 g de um gás diatômico de massa molar 4,0   g / m o l   a uma temperatura inicial de 127   ° C , conforme mostra a figura abaixo.

A temperatura final de equilíbrio é aproximadamente

  1. 333 K
  2. 338 K
  3. 311 K
  4. 304 K
  5. 300 K
Resolução
32.

Uma casa tem paredes bem isoladas termicamente com as janelas e portas fechadas (nenhum gás está escapando ou entrando). Tem um volume de 100   m 3 de ar a 300   K , com uma pressão de 10 5 Pa.

(a) Calcule a energia (em forma de calor) necessária para aumentar a temperatura do gás diatômico ideal (5 graus de liberdade) por 1,00 ° C . Fornecer a expressão e o valor.

(b) Se toda essa energia pudesse ser usada para levantar um objeto de massa m a uma altura de 2,00 m , qual seria o valor de m ? Fornecer a expressão e o valor.

(c) Qual seria o valor de m se fosse um gás monoatômico? Fornecer a expressão e o valor.

Resolução
33.

Quando 14   J de energia são transferidos na forma de calor a certo gás ideal sujeito à pressão atmosférica ( 1,0 × 10 5   P a ), seu volume aumenta 6,0 × 10 - 5   m 3 para 10 × 10 - 5   m 3 .

  1. Calcule a variação da energia interna do gás.
  2. Calcule o calor específico molar a volume constante C v deste gás. Expresse seu resultado em termos de R (constante universal dos gases).
  3. Supondo que as partículas constituintes do gás não vibram, calcule o número f de graus de liberdade de suas partículas e em seguida determine se este gás é ( i ) monoatômico, ( i i ) diatômico ou ( i i i ) poliatômico.
Resolução
34.

7 - Uma caixa cúbica com lados de   20,0   c m contém 2,00 × 10 23 moléculas de gás Hélio, com uma velocidade quadrática média de 200   m / s . A massa de uma molécula de Hélio é 3,40 × 10 - 27   k g . Qual é a pressão média exercida pelas moléculas nas paredes do recipiente? A constante de Boltzmann é 1,38   ×   10 - 23   J   /   K e a constante de gás ideal é R   =   8,314   J   /   m o l   ⋅   K   =   0,0821   L   ·   a t m   /   m o l   ·   K .

  1. 3,39   k P a
  2. 1,13   k P a
  3. 570   P a
  4. 2,26   k P a
  5. 9,10   P a
Resolução
35.

Uma certa quantidade de um gás ideal monoatômico (n moles) está inicialmente à temperatura T 1 . Lentamente, sua pressão e seu volume aumentam até dobrarem de valor, de modo que o sistema percorre uma reta no diagrama P × V . Um aluno calculou um calor específico molar para este processo e o chamou de C X . Indique o ordenamento correto quando o valor de C X é comparado com C V e C P :

(a) C V < C X < C P

(b) C X < C V < C P

(c) C V < C P < C X

(d) C P < C X < C V

(e) C P < C V < C X

Resolução
36.

Dois gases ideais, um monoatômico e um diatômico, sofrem a mesma variação de energia interna. Marque a alternativa verdadeira.

  1. A variação de temperatura, nos dois casos, é a mesma.
  2. A variação de temperatura é maior no gás monoatômico.
  3. A variação de temperatura é maior no gás diatômico.
  4. Não é possível relacionar as variações de temperatura pois não sabemos se o sitema realiza ou não trabalho durante tal processo.
  5. As temperaturas não variam.
Resolução
37.

Das afirmações que seguem, diga quais são verdadeiras: (i) Em um gás ideal o módulo da velocidade de uma molécula é inalterado após uma colisão dessa molécula com as paredes do recipiente que contem o gás. (ii) Num gás ideal não há uma energia potencial de interação entre as suas moléculas. (iii) A energia interna de um gás ideal é proporcional à sua temperatura e inversamente proporcional à sua pressão.

  1. Apenas (i).
  2. Apenas (ii).
  3. Apenas (iii).
  4. Apenas (i) e (ii).
  5. Apenas (i) e (iii).
  6. Apenas (ii) e (iii).
  7. Todas elas.
  8. Nenhuma delas.
Resolução
38.
  1. Os gráficos abaixo representam diferentes funções da energia de um gás U = f ( p V ) . O gráfico que pode ser usado para representar adequadamente o comportamento da energia interna de U de um gás ideal em função do produto da pressão p pelo volume de gás V é:

Resolução
39.

Para aumentar em 10,0 ° C a temperatura de uma amostra de gás ideal, são necessários 8,5 k J de calor quando o gás é mantido a volume constante, e 9,0   k J quando o gás é mantido a pressão constante. Quantos mols de gás estão presentes? 

Dados: R = 8,314   J / m o l . K

A   4,0    

B   6,0    

C   8,0    

D   12,0    

( E )   24,0  

Resolução

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