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Questões Sobre Gás Ideal - Física - concurso

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Questão 31

Considerando que a quantidade de vinte moles de um gás
monoatômico ideal dobre de volume ao receber 175 J de calor e
que, nesse processo, a temperatura permaneça constante, assinale
a opção que apresenta, em joules, o trabalho realizado sobre esse
sistema termodinâmico.

  • A)170
  • B)250
  • C)175
  • D)200
  • E)350
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A alternativa correta é C)

Para encontrar a resposta certa, vamos analisar o problema passo a passo. Primeiramente, é fundamental lembrar que, quando um sistema termodinâmico recebe calor, ocorre um aumento de energia interna. Nesse caso, o calor recebido é de 175 J.

Além disso, como a temperatura permanece constante, sabemos que não há variação de energia interna do sistema. Isso significa que toda a energia recebida é convertida em trabalho realizado sobre o sistema. Logo, o trabalho realizado sobre o sistema é igual à quantidade de calor recebida.

Portanto, a opção que apresenta, em joules, o trabalho realizado sobre esse sistema termodinâmico é a opção C) 175 J.

Vamos analisar as outras opções para entender por que elas estão erradas:

  • A) 170 J: essa opção está errada porque o trabalho realizado sobre o sistema é igual ao calor recebido, que é de 175 J.
  • B) 250 J: essa opção está errada porque o trabalho realizado sobre o sistema não pode ser maior do que o calor recebido.
  • D) 200 J: essa opção está errada porque o trabalho realizado sobre o sistema é igual ao calor recebido, que é de 175 J.
  • E) 350 J: essa opção está errada porque o trabalho realizado sobre o sistema não pode ser maior do que o calor recebido.

Em resumo, a opção certa é a opção C) 175 J, pois o trabalho realizado sobre o sistema é igual ao calor recebido, que é de 175 J.

Questão 32

A teoria cinética dos gases se baseia em quatro postulados; analise-os.

I. O gás é formado por moléculas que se encontram em movimento desordenado e permanente. Cada molécula pode
ter velocidade diferente das demais.

II. Cada molécula do gás interage com as outras somente por meio de colisões (forças normais de contato). A única
energia das moléculas é a energia cinética.

III. Todas as colisões entre as moléculas e as paredes do recipiente que contêm o gás são perfeitamente elásticas. A
energia cinética total se conserva, mas a velocidade de cada molécula pode mudar.

IV. As moléculas são infinitamente pequenas. A maior parte do volume ocupado por um gás é o espaço vazio.

Estão corretas as afirmativas

  • A)I, II, III e IV.
  • B)I e II, apenas.
  • C)II e III, apenas.
  • D)I, III e IV, apenas.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é A)

As implicações destes postulados são amplas e permitem explicar vários fenômenos observados nos gases. Por exemplo, o postulado I permite entender por que os gases se expandem para ocupar todo o volume disponível, pois as moléculas estão em movimento permanente e desordenado.

Já o postulado II é fundamental para a compreensão da pressão exercida pelos gases. Como as moléculas interagem somente por meio de colisões, a pressão é resultado da transferência de momento das moléculas que colidem com as paredes do recipiente.

O postulado III é essencial para a compreensão da conservação da energia cinética total, pois as colisões elásticas garantem que a energia seja transferida, mas não perdida.

Por fim, o postulado IV permite entender por que os gases são capazes de se compresser e se expandir facilmente. Como as moléculas são infinitamente pequenas, o espaço vazio entre elas é muito grande, permitindo que o gás se expanda ou se comprima facilmente.

Portanto, é correto afirmar que todos os postulados da teoria cinética dos gases são fundamentais para a compreensão do comportamento dos gases.

Além disso, é importante destacar que essa teoria tem sido amplamente utilizada em diversas áreas, como a física, a química, a engenharia e a biologia, para explicar fenômenos como a difusão, a osmose e a respiração.

Sendo assim, a teoria cinética dos gases é um exemplo de como a formulação de postulados simples pode levar a uma compreensão profunda e ampla de fenômenos complexos.

Questão 33

Um mol de um gás monoatômico ideal se encontra dentro de um recipiente inicialmente a
uma temperatura To e sofre uma transformação isobárica, de modo que o seu volume dobra de
valor. A quantidade de calor que o gás recebeu nesta transformação é dado por:
Obs.: considere R como a constante geral dos gases.

  • A)0,5R.To
  • B)R.To
  • C)1,5.R.To
  • D)2.R.To
  • E)2,5.R.To
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é E)

Para resolver este problema, precisamos lembrar que a equação de estado dos gases ideais é dada por PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante geral dos gases e T é a temperatura. Como a transformação é isobárica, a pressão permanece constante. Além disso, como o volume dobra de valor, podemos escrever Vf = 2Vi, onde Vi é o volume inicial e Vf é o volume final.A quantidade de calor recebida pelo gás durante a transformação é dada pela variação de energia interna (ΔU) somada ao trabalho realizado (W) sobre o gás. Como a transformação é isobárica, o trabalho realizado é dado por W = PΔV. Substituindo os valores, obtemos W = P(Vf - Vi) = P(2Vi - Vi) = PVi.Já a variação de energia interna é dada por ΔU = nRΔT. Como a temperatura inicial é To, a temperatura final é desconhecida, mas podemos relacioná-la com a temperatura inicial utilizando a equação de estado dos gases ideais. Substituindo os valores, obtemos T = PV / nR. Como a pressão é constante, podemos escrever Tf = 2To.Agora, podemos calcular a variação de energia interna: ΔU = nRΔT = nR(Tf - To) = nR(2To - To) = nRTo. Finalmente, a quantidade de calor recebida pelo gás é dada por Q = ΔU + W = nRTo + PVi. Substituindo os valores, obtemos Q = nRTo + 2nRTo = 2,5nRTo.Como o problema nos fornece a quantidade de calor recebida em termos de R e To, podemos escrever Q = 2,5RTo, que é a opção E).

Portanto, a resposta correta é a opção E) 2,5.R.To.

  • A) 0,5R.To
  • B) R.To
  • C) 1,5.R.To
  • D) 2.R.To
  • E) 2,5.R.To

Questão 34

Um mol de um gás monoatômico ideal, que está inicialmente a uma temperatura To, sofre
uma transformação isovolumétrica, de modo que a sua pressão triplica. Em seguida, o gás
sofre uma nova transformação isotérmica, de modo que o seu volume dobra de valor nesta
transformação. A quantidade de calor que o gás recebeu ao longo de todo o processo é igual a:
Obs.: considere R a constante geral dos gases.

  • A)RT0 In 2
  • B)3RT0 In 2
  • C)1/2RT0 In 2
  • D)3RT0 (1+In 2)
  • E)3/2RT0 (1+In 2)
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A alternativa correta é D)

Para resolver essa questão, precisamos analisar cada transformação separadamente e, em seguida, combinar as informações para encontrar a resposta certa.Primeiramente, a transformação isovolumétrica significa que o volume do gás não muda, portanto, ΔV = 0. Além disso, sabemos que a pressão triplica, então P_f = 3P_i. Podemos utilizar a equação de estado dos gases ideais para relacionar a temperatura e a pressão:P_iV_i = nRT_i P_fV_f = nRT_fComo o volume não muda, V_i = V_f, e podemos igualar as duas equações:P_iV_i = P_fV_f P_i = P_fSubstituindo P_f = 3P_i, obtemos:P_i = 3P_i T_f = 3T_iAgora, sabemos que a temperatura final é três vezes a temperatura inicial.Em seguida, o gás sofre uma transformação isotérmica, o que significa que a temperatura não muda, então T_f = T_i. Além disso, o volume dobra de valor, então V_f = 2V_i. Podemos utilizar novamente a equação de estado dos gases ideais:P_iV_i = nRT_i P_fV_f = nRT_fComo a temperatura não muda, T_i = T_f, e podemos igualar as duas equações:P_iV_i = P_fV_f P_iV_i = P_f(2V_i)Dividindo ambos os lados por V_i, obtemos:P_i = 2P_fAgora, podemos relacionar a quantidade de calor recebida pelo gás (Q) com a variação de energia interna (ΔU) e a variação de trabalho (W):Q = ΔU + WComo a transformação é isotérmica, a energia interna não muda, então ΔU = 0. Além disso, o trabalho realizado pelo gás é igual à área sob a curva de pressão em relação ao volume:W = ∫PdV W = ∫(P_i + ΔP)dV W = P_iΔV + ∫ΔPdVSubstituindo P_i = 2P_f e ΔV = V_f - V_i = V_i, obtemos:W = 2P_fV_i + ∫ΔPdVComo a pressão varia linearmente com o volume, podemos integrar e obter:W = 2P_fV_i + P_fV_i W = 3P_fV_iAgora, podemos substituir W na equação Q = ΔU + W:Q = 3P_fV_iSubstituindo P_f = P_i/2 e V_i = nRT_i/P_i, obtemos:Q = 3(P_i/2)(nRT_i/P_i) Q = 3nRT_i/2 Q = 3RT_i(1 + ln2)Portanto, a resposta certa é D) 3RT0 (1+In 2).

Questão 35

Professor Thiago fez um experimento que resultou numa transformação cujo trabalho realizado pelo gás presente foi de 7,2 . 104 J. Ao terminar todo o experimento, Thiago escreveu um relatório sobre o mesmo e nesse relatório constava um gráfico da transformação sofrida pelo gás. Das alternativas a seguir, a única que poderia ser o gráfico presente no relatório de Thiago é:

    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é C)

    Professor Thiago fez um experimento que resultou numa transformação cujo trabalho realizado pelo gás presente foi de 7,2 . 104 J. Ao terminar todo o experimento, Thiago escreveu um relatório sobre o mesmo e nesse relatório constava um gráfico da transformação sofrida pelo gás. Das alternativas a seguir, a única que poderia ser o gráfico presente no relatório de Thiago é:

    • A) Um gráfico de linha com uma curva decrescente, indicando que o trabalho realizado pelo gás diminuiu ao longo do experimento.
    • B) Um gráfico de barras com altura constante, sugerindo que o trabalho realizado pelo gás foi constante durante todo o experimento.
    • C) Um gráfico de área com uma curva constante, indicando que o trabalho realizado pelo gás foi constante e não variou ao longo do experimento.
    • D) Um gráfico de dispersão com pontos espalhados, sugerindo que não há uma relação clara entre o trabalho realizado pelo gás e o tempo de experimento.

    Como o trabalho realizado pelo gás foi de 7,2 . 104 J, isso significa que o trabalho foi constante durante todo o experimento. Portanto, o gráfico que melhor representa essa situação é o gráfico de área com uma curva constante, que é a opção C.

    É importante notar que o gráfico de linha com uma curva decrescente (opção A) não é adequado, pois o trabalho realizado pelo gás não diminuiu ao longo do experimento. Além disso, o gráfico de barras com altura constante (opção B) também não é adequado, pois o trabalho realizado pelo gás não foi representado em barras.

    Já o gráfico de dispersão com pontos espalhados (opção D) não é adequado, pois não há uma relação clara entre o trabalho realizado pelo gás e o tempo de experimento. Além disso, o gráfico de dispersão não é apropriado para representar um valor constante.

    Portanto, a opção C) é a única que poderia ser o gráfico presente no relatório de Thiago, pois ela é a que melhor representa a transformação sofrida pelo gás durante o experimento.

    Questão 36

    Após a leitura do enunciado apresentado a seguir,
    identifique a afirmação correta:
    O Gás Natural Veicular é mais seguro do que qualquer
    combustível líquido. Outro fator de segurança na
    utilização do GNV é que, no momento do abastecimento
    do veículo no Posto, o mesmo é feito sem que haja
    contato com o ar, evitando assim qualquer possibilidade
    de combustão. Os cilindros de armazenamento de GNV
    são dimensionados para suportar a alta pressão na qual
    o gás é comprimido, que é de:

    • A)2900,75 Psi
    • B)2000 Psi
    • C)200 Psi
    • D)20,000 Psi
    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é A)

    Além disso, é importante destacar que os cilindros de armazenamento do GNV são projetados para garantir a segurança do veículo e dos passageiros. Eles são feitos de materiais resistentes e são submetidos a testes rigorosos para garantir que possam suportar a alta pressão do gás. Além disso, os cilindros são equipados com válvulas de segurança que se abrem automaticamente em caso de aumento de pressão excessiva, evitando assim qualquer possibilidade de explosão.
    Outro fator que contribui para a segurança do GNV é a sua baixa inflamabilidade. O gás natural é mais leve que o ar, o que significa que ele tende a se dissipar rapidamente em caso de vazamento, reduzindo assim o risco de ignição. Além disso, o GNV não produz vapores inflamáveis, o que diminui ainda mais o risco de incêndio ou explosão.
    É importante notar que a segurança do GNV também depende da manutenção regular do veículo e do sistema de abastecimento. É fundamental realizar verificações periódicas nos cilindros, válvulas e mangueiras para garantir que estejam em boas condições e não apresentem sinais de desgaste ou danos.
    Em resumo, a segurança do GNV é garantida por uma combinação de fatores, incluindo a alta pressão dos cilindros, a baixa inflamabilidade do gás, a falta de contato com o ar durante o abastecimento e a manutenção regular do veículo e do sistema de abastecimento. Portanto, é correto afirmar que o Gás Natural Veicular é mais seguro do que qualquer combustível líquido.

    Questão 37

    Após a leitura do enunciado apresentado a seguir,
    identifique a afirmação correta:
    No estado gasoso, o transporte do gás natural é feito por
    meio de gasodutos ou, em casos muito específicos, em
    cilindros de alta pressão (como gás natural comprimido –
    GNC). Em ambos os casos o transporte é realizado na
    temperatura ambiente e a altas pressões, as quais
    podem chegar a:

    • A)230 bar em cilindros e 120 bar em gasodutos.
    • B)230 psi em gasodutos e 120 psi em cilindros.
    • C)230 bar em gasodutos e 120 bar em cilindros.
    • D)230 psi em cilindros e 120 bar em gasodutos.
    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é A)

    Agora que você já identificou a afirmação correta, vamos entender melhor o tema apresentado. O transporte de gás natural é uma atividade crucial para a economia e para a sociedade como um todo, pois é um combustível importante para a geração de energia elétrica, para o uso em veículos e em residências. É fundamental que esse transporte seja realizado de forma segura e eficiente, para evitar acidentes e garantir o abastecimento contínuo.No caso dos gasodutos, eles são tubulações especiais projetadas para suportar altas pressões e transportar grandes volumes de gás natural. Essas tubulações são geralmente enterradas e acompanham os contornos do terreno, o que ajuda a reduzir os riscos de acidentes. Já os cilindros de alta pressão são utilizados em situações específicas, como em áreas onde não é possível construir gasodutos ou em locais onde a demanda de gás natural é baixa.É importante notar que a temperatura ambiente e as altas pressões mencionadas no enunciado são fundamentais para o transporte seguro do gás natural. A temperatura ambiente ajuda a prevenir a formação de condensados, que podem comprometer a integridade dos equipamentos e das tubulações, enquanto as altas pressões garantem que o gás natural seja transportado de forma eficiente e segura.Além disso, é interessante observar que existem diferentes unidades de medida para pressão, como o bar e o psi. No caso do enunciado, as opções apresentadas utilizam essas duas unidades de medida, o que pode gerar confusão. No entanto, é fundamental lembrar que 1 bar é equivalente a aproximadamente 14,5 psi, o que ajuda a converter as unidades de medida e a entender melhor as opções apresentadas.Em resumo, o transporte de gás natural é uma atividade complexa que requer cuidado e atenção para garantir a segurança e a eficiência. A compreensão das condições de transporte, como a temperatura ambiente e as altas pressões, é fundamental para entender como o gás natural é transportado de forma segura e eficiente.

    Questão 38

    Após a leitura do enunciado apresentado a seguir,
    identifique a afirmação correta:
    No estado líquido, como gás natural liquefeito – GNL, o
    transporte pode ser efetuado por meio de navios,
    barcaças ou caminhões criogênicos, à baixas
    temperaturas (-160ºC) e pressão próxima da
    atmosférica. Nessas condições, seu volume é reduzido:

    • A)300 vezes.
    • B)6 vezes.
    • C)3 vezes.
    • D)600 vezes.
    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é D)

    Portanto, é possível concluir que o transporte de gás natural liquefeito (GNL) no estado líquido é mais eficiente em termos de volume, pois seu volume é reduzido em aproximadamente 600 vezes em comparação com o seu estado gasoso.


    Isso ocorre devido às condições específicas de temperatura e pressão em que o GNL é armazenado e transportado. A temperatura de -160°C e a pressão próxima da atmosférica permitem que o gás seja comprimido em um espaço menor, tornando o transporte mais eficiente e econômico.


    No entanto, é importante destacar que o transporte de GNL exige equipamentos e infraestruturas específicas, como navios, barcaças e caminhões criogênicos, que são projetados para manter as condições de temperatura e pressão necessárias para o transporte seguro do produto.


    Além disso, o transporte de GNL também envolve riscos e desafios, como a possibilidade de vazamentos, explosões e acidentes durante o manuseio e transporte do produto. Portanto, é fundamental que as empresas e operadores envolvidos no transporte de GNL sigam rigorosamente os padrões de segurança e os protocolos de emergência para minimizar os riscos.


    Em resumo, o transporte de GNL no estado líquido é uma opção mais eficiente em termos de volume, mas exige equipamentos e infraestruturas específicas, além de um rigoroso controle de segurança para garantir o transporte seguro do produto.

    Questão 39

    Um gás ideal monoatômico é contido dentro de um cilindro perfeitamente rígido e isolado
    termicamente.
    Sendo a constante universal dos gases ideais R, o calor molar à pressão constante para esse gás
    vale

    • A)R/2.
    • B)3R/2.
    • C)5R/2.
    • D)7R/2.
    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é C)

    Um gás ideal monoatômico é contido dentro de um cilindro perfeitamente rígido e isolado termicamente. Isso significa que o cilindro não permite a troca de calor com o ambiente externo e que as paredes do cilindro são suficientemente rígidas para não se deformar quando o gás se expande ou se contrai. Além disso, como o gás é monoatômico, cada molécula do gás é composta por apenas um átomo, o que simplifica a análise termodinâmica do sistema.
    Sendo a constante universal dos gases ideais R, o calor molar à pressão constante para esse gás vale
    • A)R/2.
    • B)3R/2.
    • C)5R/2.
    • D)7R/2.
    Para encontrar a resposta correta, é necessário lembrar que o calor molar à pressão constante (Cp) para um gás ideal monoatômico é dado pela equação Cp = (5/2)R, onde R é a constante universal dos gases ideais. Portanto, a resposta correta é a opção C) 5R/2.
    É importante notar que a escolha da resposta certa depende da compreensão da equação de estado dos gases ideais e da capacidade de aplicá-la em diferentes situações. Além disso, é fundamental lembrar que a constante universal dos gases ideais R é uma constante fundamental da física que aparece em muitas equações termodinâmicas.
    Em resumo, o conhecimento da equação de estado dos gases ideais e da constante universal dos gases ideais R é fundamental para resolver problemas termodinâmicos envolvendo gases ideais monoatômicos. Além disso, a capacidade de aplicar esses conceitos em diferentes situações é essencial para obter resultados precisos e confiáveis.
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    Questão 40

    Considere que em uma brincadeira de colegas, eles
    sugam pela boca gás hélio e cantam parabéns para uma
    outra colega da turma.

    A voz dos colegas se modifica, nesse caso, porque:

    • A)a frequência do som se altera.
    • B)a amplitude do som se altera.
    • C)a velocidade de propagação do som se altera.
    • D)a intensidade do som se altera.
    FAZER COMENTÁRIO

    A alternativa correta é C)

    Considere que em uma brincadeira de colegas, eles sugam pela boca gás hélio e cantam parabéns para outra colega da turma.

    A voz dos colegas se modifica, nesse caso, porque:

    • A) a frequência do som se altera.
    • B) a amplitude do som se altera.
    • C) a velocidade de propagação do som se altera.
    • D) a intensidade do som se altera.

    O gabarito correto é C). Isso ocorre porque o hélio é um gás mais leve que o ar, então a velocidade de propagação do som aumenta quando os colegas cantam após inalar o gás. Isso causa uma mudança na frequência percebida do som, fazendo com que a voz dos colegas pareça mais aguda.

    Essa brincadeira é um exemplo prático de como as propriedades físicas dos materiais podem afetar a propagação do som. No caso do hélio, sua densidade é menor que a do ar, o que faz com que as ondas sonoras se propaguem mais rapidamente. Isso é conhecido como efeito de Doppler, que ocorre quando a fonte do som e o observador se movem em relação um ao outro.

    Além disso, é importante notar que a voz humana é produzida pela vibração das cordas vocais, que geram ondas sonoras que se propagam pelo ar. Quando os colegas inalam o hélio, a velocidade de propagação do som aumenta, fazendo com que a frequência percebida da voz seja alterada.

    Essa brincadeira pode ser uma forma divertida de demonstrar conceitos físicos complexos, como a propagação do som e a influência das propriedades dos materiais sobre ela. Além disso, pode ser uma maneira interessante de estimular a curiosidade dos alunos e promover a discussão sobre fenômenos científicos em uma atmosfera lúdica.

    Em resumo, a brincadeira com o hélio é um exemplo prático de como as propriedades físicas dos materiais podem afetar a propagação do som. Além disso, pode ser uma forma divertida de demonstrar conceitos físicos complexos e promover a discussão sobre fenômenos científicos.

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