Lista de Exercícios Resolvidos de Gases Ideais

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O melhor vácuo produzido em laboratório tem uma pressão de aproximadamente 1,00.10 - 18   a t m , ou 1,01.10 - 13   P a . Quantas moléculas do gás existem por centímetro cúbico neste vácuo a 293   K ?

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Um recipiente contém 2   m o l s de um gás ideal que tem uma massa molar M 1 e 0,5   m o l de um segundo gás ideal que tem uma massa molar M 2 = 3 M 1 . Que fração da pressão total sobre a parede do recipiente se deve ao segundo gás ? (A explicação da teoria cinética dos gases para pressão leva à lei das pressões parciais para uma mistura de gases que não reagem quimicamente, descoberta experimentalmente: A pressão total exercida por uma mistura de gases é igual à soma das pressões que os gases exerceriam se cada um ocupasse sozinho o volume do recipiente .)

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Uma amostra de 0,10   m o l de um gás sofre o processo 1 → 2 representado na figura.

b Que tipo de processo é este?

c O gás é submetido a um aquecimento isocórico a partir do ponto 2 até que a pressão retorne ao valor que tinha no ponto 1 . Qual é a temperatura final do gás?

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Em relação aos gráficos a seguir, que ilustram processos D I F E R E N T E S sofridos por um gás ideal, marque a alternativa correta:

a   T d < T a < T b , e V e < V f < V g .

b   T a < T b < T d , e V f < V g < V h .

c   T d < T b < T a , e V f = V h < V g .

d   T b < T d < T a , e V h < V f = V g

e   T d < T a < < T b , e V e = V f < V g .

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Um recipiente A contêm um gás ideal à pressão de 5,0 × 10 5 P a e à temperatura de 300 K . Ele está conectado por um fino tubo com uma válvula a outro recipiente B , que tem quatro vezes o tamanho de A . O recipiente B contêm o mesmo gás ideal, à pressão de 1,0 × 10 5 P a e à temperatura de 400 K . A válvula de conexão é aberta e o equilíbrio é atingido a uma pressão comum, enquanto a temperatura de cada recipiente é mantida constante e igual ao seu valor inicial. Determine a pressão final do sistema.

Dados:

V a = 1 l .

R = 8,31   J . m o l - 1 . K - 1

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Uma bolha de ar com 20   c m 3 de volume está no fundo de um lago de 40   c m de profundidade, onde a temperatura é 4,0 ° C . A bolha sobe até a superfície, que está à temperatura de 20 ° C . Considere a temperatura da bolha como sendo a mesma da água em volta. Qual é o volume da bolha no momento em que chega à superfície?

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I I

Titã, o maior satélite de Saturno, possui uma densa atmosfera de nitrogênio ( N 2 ). Em sua superfície a pressão é 1,5 vezes a pressão atmosférica terrestre e a temperatura é 94   K .

c Quantas moléculas por métro cúbico há na atmosfera da superfície de Titã?

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Uma certa quantidade de um gás ideal a 10,0 ° C e 100   k P a ocupa um volume de 2,50   m 3 . a Quantos mols do gás estão presentes? b   Se a pressão é aumentada para 300   k P a e a temperatura é aumentada para 30,0 ° C , que volume o gás passa a ocupar? Suponha que não há vazamentos.

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Uma amostra de 0,10   m o l de gás argônio é introduzida em um recipiente de 50   c m 3 , a 20   ° C , que fora previamente evacuado. O gás, então, é submetido a aquecimento isocórico até uma temperatura final de 300 ° C .

a Qual é a pressão final do gás?

b Represente o processo em um diagrama p V . Indique uma escala adequada para cada um dos eixos.

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Em relação aos gráficos a seguir, que ilustram processos D I F E R E N T E S sofridos por um gás ideal, marque a alternativa correta:

  1. T d < T a < T b , e V e < V f < V g .
  2. T a < T b < T d , e V f < V g < V h .
  3. T d < T b < T a , e V f = V h < V g .
  4. T b < T d < T a , e V h < V f = V g
  5. T d < T a < < T b , e V e = V f < V g .

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Quando dois gases separados por uma parede diatérmica móvel (que só permite troca de calor entre os dois gases) estão em equilíbrio térmico um com o outro:

a) Apenas as pressões deles devem ser as mesmas;

b) Eles devem ter a mesma pressão e a mesma temperatura;

c) Eles devem ter o mesmo número de partículas;

d) Eles devem ter a mesma pressão e o mesmo volume;

e) Apenas as suas temperaturas devem ser as mesmas.

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Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama p V abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C . A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: V A = V D =   2,00   L ; p A =   10,0   a t m ; P C =   2,00   a t m ; V B   =   V C =   4,00   L , T A =   327   ° C .

Qual é a pressão do gás no ponto B?

  1. 5,0 a t m
  2. 10,0 a t m
  3. 20,0 a t m
  4. 15,0 a t m
  5. 30,0 a t m

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Considere as seguintes hipóteses sobre os gases moleculares:

I. O número de moléculas é muito grande.

II. O volume das moléculas é desprezado.

III. As moléculas sofrem colisões inelásticas.

Quais destas hipóteses acima são consideradas para descrever um gás ideal?

(a) Somente I e II.

(b) Somente I e III.

(c) Somente II e III.

(d) Todas elas.

(e) Nenhuma delas.

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Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama p V abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C . A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: V A = V D =   2,00   L ; p A =   10,0   a t m ; P C =   2,00   a t m ; V B   =   V C =   4,00   L , T A =   327   ° C .

Qual é a temperatura do gás no ponto C?

  1. - 327 ° C
  2. 327   ° C
  3. 240   ° C
  4. 130   ° C
  5. - 33 ° C

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​A figura mostra, num diagrama P V , transformações de 5,6   g de gás nitrogênio ( N 2 ) em um reservatório selado. A temperatura T 1 do gás no estado 1 é 87 ° C , ou 360   K . A constante de gás ideal é R = 8,314   J / m o l . K , e o peso atômico do nitrogênio é igual a   14   g / m o l .

( a ) Quais são, respectivamente, a pressão do gás no estado 1 , em unidades de 10 5   P a , e a temperatura no estado 2 , em ° C ?

A 180   e   447 ;              

B   120   e   447 ;                    

C   90     e   447 ;            

D   60     e   447 ;      

E   180   e   174 ;                  

F   120   e   174 ;                    

G   90   e   174 ;              

H   60   e   174 ;  

( b ) Uma ordenação correta das temperaturas corresponde a:

A T 1 < T 3     e   T 2 < T 4 ;  

( B )   T 1 < T 3   e   < T 4 < T 2 ;

( C )   T 3 < T 1   e   T 2 < T 4 ;  

( D )   T 3 < T 1   e   T 4 < T 2 ;

( E )   T 1 < T 4   e   T 2 < T 3

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​A figura mostra, num diagrama P V , transformações de 8,3   g de gás nitrogênio ( N 2 ). A temperatura T 1 do gás no estado 1 é 59 ° C . Quais são: a pressão p 1 do gás no estado 1 , e a temperatura T 2 do gás no estado 2 ? A constante de gás ideal é R = 8,31   J / m o l . K , e a massa molecular do gás Nitrogênio é 28   g / m o l .

( A )   81   a t m   e   391   ° C  

( B )   14   a t m   e   664   ° C  

( C )   81   a t m   e   394   ° C

( D )   14   a t m   e   667   ° C  

( E )   81   a t m   e   273   ° C

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Qual(is) das figuras a seguir não apresenta(m) uma característica dos gases em consonância com a teoria do gás ideal?

( A )   a   b    

( B )   a      

( C )   b     

( D )   c    

( E )   d

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Quatro recipientes diferentes contem 0,25   m o l de um dos gases listados abaixo. Qual deles possui a temperatura mais elevada? São conhecidas as massas molares do Hélio ( M m o l ( H e )   =   4   g / m o l ) , do Nitrogênio molecular ( M m o l ( N 2 )   =   28   g / m o l ) , do Oxigênio molecular ( M m o l ( O 2 )   =   32   g / m o l ) , do Argônio ( M m o l ( A r )   =   40   g / m o l ) e do Neônio ( M m o l ( N e )   =   20   g / m o l ) .

( a )   8,0   m 3   de gás He a 120   P a .

( b )   6,0   m 3 de gás N 2 a 160   P a .

( c )   4,0   m 3 de gás O 2 a 250   P a .

( d )   3,0   m 3 de gás A r a 300   P a .

( e )   1,0   m 3 de gás N e a 400   P a .

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Um tanque metálico com volume de  3,10   L   deve estourar quando a pressão absoluta do ar em seu interior superar  100   a t m . Se  11,0   m o l  de um gás ideal for colocado  no tanque a uma temperatura de 23 ° C , até que temperatura o tanque pode ser aquecido antes que ele se rompa? Despreze a dilatação térmica do tanque.

( A )   70,4 ° C    

( B )   87,3 ° C    

( C )   90,0 ° C    

( D )   112,2 ° C    

( E )   325,0 ° C

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Considere uma sala com 20 m de largura, 15 m de comprimento e 3 m de altura (mais ou menos do tamanho desta sala de prova), contendo apenas gás nitrogênio ( N 2 ) a pressão atmosférica e temperatura 27 ° C . Se todo o gás presente na sala fosse liquefeito, qual seria o volume de nitrogênio líquido produzido? Dados:

  • Densidade do N 2 líquido: 810   k g / m 3 ;
  • 1 átomo de N possui 7 prótons e 7 nêutrons

A) 0,6 m 3

B) 1,3 m 3

C) 7,0 m 3

D) 14 m 3

E) 1250 m 3

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Duas esferas maciças de metal têm o mesmo raio. Uma é feita de chumbo ( P b 82 207 , densidade 11300   k g / m 3 ) e a outra de ferro ( F e 26 56 , densidade 7870   k g / m 3 ). Qual a razão N P b / N F e   entre o número de átomos na esfera de chumbo e o número de átomos na esfera de ferro?

A) 1,44

B) 0,39

C) 2,56

D) 0,46

E) 0,70

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A figura abaixo mostra PARTE de um diagrama P   x   V para 0,95   m o l de gás que sofre o processo 1 → 2 . O gás então sofre um aquecimento isocórico do ponto 2 até que a pressão seja restaurada para o valor que tinha no ponto 1 . Qual é a temperatura final do gás? A constante do gás ideal é R = 8,314   J / m o l · K =   0,0821   L · a t m / m o l · K .

  1. -160 ° C
  2. 15 ° C
  3. 390 ° C
  4. 120 ° C
  5. 0 ° C

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Qual sistema possui a maior energia cinética média de translação por molécula?

  1. Um mol de N 2   ( 14 N ) com p = 1 a t m e T = 600 K
  2. Um mol de A r   ( 40 A r ) com p = 0,5 a t m   e T = 450 K
  3. Dois mols de H e ( 4 H e ) com p = 2 a t m e T = 300 K
  4. Dois mols de A r   ( 40 A r ) com p = 2 a t m e   T = 300 K
  5. Um mol de O 2   ( 16 O ) com p = 0,5 a t m e T = 700 K

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Sabendo que R = 0,082 a t m . L / ( K . m o l ) e que N A = 6,02 × 10 23 / m o l , o número aproximado de moléculas em um volume de 1 m 3 de ar à temperatura ambiente ( 273   K ) e à pressão atmosférica é:

Escolha uma:

  1. 450 ;
  2. 2,4 × 10 23     ;
  3. 2,7     × 10 25   ;
  4. 2,7 × 10 2 6 ;
  5. 5,4 × 10 2 6

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A figura abaixo mostra o diagrama p V de 1,8 g   de gás Helio ( H e ), que passa pelo processo 1 → 2 → 3 . O processo 2 → 3   é isotérmico. A massa molar do Helio é 4,0   g / m o l . Quanto vale em Litros, aproximadamente, o volume V 3 ?

A) 17   L

B) 69   L

C) 34   L

D) 8,6   L

E) 4,3   L

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Um mol de moléculas de oxigênio ( O 2 ) e um mol de moléculas de dióxido de carbono ( C O 2 ), à mesma temperatura e pressão, têm:

A) as mesmas velocidades moleculares médias

B) o mesmo número de átomos

C) diferente energia cinética média por molécula

D) o mesmo número de moléculas

E) volumes diferentes

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Em uma casa, dois quartos de mesmo tamanho estão ligados por uma porta aberta. As temperaturas dos dois quartos são mantidas em valores diferentes. Qual dos dois quartos contém mais ar? (Considere o ar como um gás ideal.)

a) O quarto onde a pressão é maior.

b) O quarto onde a pressão é menor.

c) O quarto mais quente.

d) O quarto mais frio.

e) Nenhum dos dois, pois as pressões são iguais.

f) Nenhum dos dois, pois os volumes são iguais.

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O diagrama abaixo descreve processos diferentes entre dois estados inicial e final, respectivamente i e f , sofridos por 1 mol de um gás ideal. Considere 1,0   a t m como sendo 1,0   x   10 5   P a .

Calcule as temperaturas deste gás nos estados inicial T i e final T f , a saber os pontos i e f , respectivamente, no diagrama p - V abaixo.

a T i =   12,0   K e T f   =   108   K .

( b )   T i   =   120   K e T f   =   1080   K .

( c )   T i   =   1,20   x   10 7   K e T f   =   1,08   x   10 8   K .

( d )   T i   =   100   K   e T f   =   900   K .

( e )   T i   =   1000   K e T f   =   9000   K .

( f )   T i   =   1,00   x   10 9   K e T f   =   9,00   x   10 10   K .

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