Questões Sobre Equação Geral dos Gases - Química - 2º ano do ensino médio

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21) O volume ocupado por certa massa de um gás é:

I. Inversamente proporcional à pressão exercida, mantendo-se constante a temperatura, ou seja, PV = P’V’

II. Inversamente proporcional à temperatura absoluta, mantendo-se constante a pressão, ou seja, V/T = V’/T’

III. Inversamente proporcional à temperatura absoluta, mantendo-se constante o volume, ou seja, P/T = P’/T’

Estão corretos os enunciados:

A) II, somente
B) I, somente
C) III, somente
D) II e III, somente
E) I, II e III

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A alternativa correta é letra B

Dentre as afirmativas presentes na questão, apenas a I é correta, pois, seguindo a equação de Clapeyron tem-se:

P.V = n.R.T

Para um mesmo gás, comportando-se como ideal, chega-se que "n.R.T" é invariável, ou seja:

P.V = P'.V'

Com esse produto, sendo constante, chega-se que pressão e volume são grandezas inversamente proporcionais, que significa que quando P aumenta, V necessariamente diminui ( em processo isotérmico).

As grandezas P (pressão) e V (volume) são ambas, pela equação de Clapeyron, diretamente proporcionais a T (temperatura), o que é mostrado a seguir:

Processo isobárico ( P= constante) : V/T = V'/T'

Processo isovolumétrico (V= constante): P/T = P'/T'

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

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22) (PUCCamp-SP) Um gás perfeito é mantido em um cilindro fechado por um pistão. Em um estado A, as suas variáveis são: PA = 2,0 atm; VA = 0,90 litros; TA = 27ºC. Em outro estado B, a temperatura é TB = 127ºC e a pressão é PB = 1,5 atm. Nessas condições, o volume VB, em litros, deve ser

A) 0,90
B) 1,2
C) 1,6
D) 2,0
E) 2,4

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A alternativa correta é letra C

A resolução está baseada na aplicação da equação de Clapeyron para gases ideais.

Para o estado A, tem-se:

P_A= 2,0 atm

T_A= 27 ºC = 300K

V_A= 0,90 L

Com a aplicação da equação de Clapeyron , p.V = n. R.T ; encontra-se o valor do produto n.R. Assim, n.R = 0,006.

Com isso, pode-se encontrar o volume do gás no estado B da seguinte forma:

P_B= 1,5 atm

T_B= 127 ºC = 400K

n.R = 0,006 atm.L/K

VB = n.R.T_B/ P_B

V_B = 1,6 L

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

23) Na respiração normal de um adulto, em um minuto são inalados 4,0 litros de ar medidos a 25ºC e 1 atm de pressão. Um mergulhador a 43m abaixo do nível do mar, onde a temperatura é de 25ºC e a pressão, de 5 atm, receberá a mesma massa de oxigênio se inalar quantos litros de ar?

A) 4,0 L de ar.
B) 8,0 L de ar.
C) 32 L de ar.
D) 20 L de ar.
E) 0,8 L de ar.

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A alternativa correta é letra E

Para encontrar o novo valor do volume ocupado pela mesma quantidade inicial de ar, é necessário usar a equação de Clapeyron simplificada para processos isotérmicos:

\begin{array}{l} p . V = p' . V' \\ V' = \frac{p . V}{p'} \\ V' = \frac{1 . 4}{5} \\ V' = 0, 8 L \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa E.

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24) A massa de oxigênio necessária para encher um cilindro de capacidade igual a 25 litros, sob pressão de 10 atm e a 25° C é de:

Dados: Massa molar do O₂= 32 g/mol e volume molar de gás a 1 atm e 25° C = 25 L/mol

A) 960 g.
B) 320 g.
C) 48 g.
D) 32 g.
E) 16g.

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A alternativa correta é letra B

Aplicando as condições iniciais, para um mol, encontra-se o valor da constante R:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ R = \frac{1.25}{1 . (25 + 273)} \\ R = 0, 084 a t m . L / m o l . K \end{array}

Assim, para a condição do cilindro, tem-se:

\begin{array}{l} n = \frac{p . V}{R . T} \\ n = \frac{10 . 25}{0, 084.298} \\ n = 10 m o l e s \end{array}

Multiplicando pela massa molar que é 32 g/mol, tem-se o valor de 320 g de O₂.

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

25) Um recipiente de 4,0 litros contém um gás ideal, a uma pressão de 2,0 atm. Qual o valor da pressão que esse gás exercerá quando o volume do recipiente for reduzido para 0,5 litros, à temperatura constante?

A) P = 4, 0 atm.
B) P = 0, 25 atm.
C) P = 1, 0 atm.
D) P = 16, 0 atm.
E) P = 2,0 atm.

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A alternativa correta é letra D

Aplicando a equação geral dos gases para transformações isotérmicas, tem-se:

\begin{array}{l} p . V = p' . V' \\ 2 a t m . 4, 0 L = p' . 0, 5 L \\ p' = 16 a t m \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

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26) O argônio é um gás raro utilizado em solda, por arco voltaico, de peças de aço inoxidável. A massa de argônio contida num cilindro de 9,84 L que, a 27°C, exerce uma pressão de 5 atm é de aproximadamente:

(Dados: R = 0, 082 atm. L/K mol, Ar = 40 g/mol)

A) 80 g.
B) 800 g.
C) 1600 g.
D) 160 g.
E) 8000 g.

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A alternativa correta é letra A

Aplicando a equação geral dos gases, para a condição mencionada, tem-se:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ n = \frac{5 . 9, 84}{0, 082.300} \\ n = 2 m o l e s \end{array}

Multiplicando pela massa molar do Argônio (40 g/mol), conclui-se que a massa contida no cilindro é de 80 g/mol.

Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

27) Na prática do balonismo, um balão contém ar aquecido a 127ºC. Sabendo que o volume do balão é 820 L e que a quantidade de ar corresponde a 20 mol de um gás, pode-se calcular que a pressão no interior do balão será:

Dados: T (kelvin) = t (celsius) + 273

R = 0,082 atm ∙ L ∙ mol ^-1 ∙ K ^-1

A) 0,5 atm.
B) 0,6 atm.
C) 0,7 atm.
D) 0,8 atm.
E) 1,6 atm.

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A alternativa correta é letra D

Dadas as condições do enunciado, o valor da pressão interna é calculado com a aplicação da equação de Clapeyron:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ p = \frac{20 . 0, 082 . (127 + 273)}{820} \\ p = 0.8 a t m \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

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28) O gás hélio é utilizado para encher balões e bexigas utilizados em eventos comemorativos e em festas infantis. Esse gás pode ser comercializado em cilindros cujo conteúdo apresenta pressão de 150 bar a 300 K.

Considerando-se que 1 atm = 1 bar, e que a massa de gás He no cilindro é 170 g, então, o valor que mais se aproxima do volume de gás hélio contido naquele cilindro a 300 K é

Dado: R = 0,082 atm.L.K^–1. mol^–1

A) 14 L.
B) 7,0 L.
C) 1,0 L.
D) 500 mL.
E) 140 mL.

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A alternativa correta é letra B

De acordo com a equação geral dos gases tem-se que PV=nRT ; O número de mols(n) é dado pela relação massa dividido por Massa Molecular(m/MM); Logo:

P V = \frac{m}{M M} R T

substituindo os dados das questões e sabendo que 150bar=150atm:

150 a t m . V = (\frac{170 g}{4 g / m o l}) 0, 082 a t m . L . K^{- 1} . m o l^{- 1} . 300 K

V=6,97L a resposta b é que mais se aproxima do volume de gás hélio contido no cilindro.

29) Em um recipiente com capacidade para 8,2 litros são colocados 4 mols de um gás X, exercendo uma pressão de 4 atm. Podemos afirmar que a temperatura em que se encontra essa mistura gasosa é:

Dado: R = 0, 082 atm. Litro/mol. K

A) 300 K.
B) 320 K.
C) 100 K.
D) 273 K.
E) 540 K.

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A alternativa correta é letra C

Aplicando a equação de Clapeyron diretamente, chega-se à seguinte temperatura:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ T = \frac{p . V}{n . R} \\ T = \frac{4 . 8, 2}{4 . 0, 082} \\ T = 100 K \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

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30) Um recipiente a 27oC contém 3 litros de um certo gás exercendo a pressão de 1 atm. A pressão exercida por esta mesma massa de gás a 27oC em um recipiente com capacidade para 6 litros será:

A) 0,25 atm.
B) 0,5 atm.
C) 4,0 atm.
D) 1,0 atm.
E) 0, 465 atm.

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A alternativa correta é letra B

Para encontrar o valor da pressão, usa-se a equação de Clapeyron para processos isotérmicos:

p.V = p' . V'

p' = 1 atm . 3 L / 6 L

p' = 0,5 atm

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

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