Questões Sobre Gás Ideal - Física - concurso

Para resolver esse problema, vamos utilizar a lei dos gases ideais, que está relacionada à compressão isobárica. Como o volume se reduz a 2/3 do inicial e a pressão permanece constante, podemos aplicar a fórmula:

V1 / T1 = V2 / T2

Onde V1 e T1 são o volume e a temperatura iniciais, respectivamente, e V2 e T2 são o volume e a temperatura finais.

Como o volume se reduz a 2/3 do inicial, temos:

V2 = 2/3 * V1

Substituindo essa expressão na fórmula anterior, obtemos:

V1 / T1 = (2/3 * V1) / T2

Cancelando o volume inicial V1 em ambos os lados da equação, temos:

1 / T1 = 2/3 / T2

Agora, podemos resolver para T2:

T2 = 3/2 * T1

Como a temperatura inicial é de 150 °C, podemos substituí-la na equação anterior:

T2 = 3/2 * 150

T2 = 225 / 2

T2 = 9,00 °C

Portanto, a resposta correta é a opção D) 9,00.

Para entender melhor essa questão, vamos analisar cada uma das afirmações.

I. O ar úmido é mais denso que o ar seco, pois o vapor de água (H2O) é mais denso do que o ar seco.

Isso não é verdade. Embora a molécula de água seja mais pesada do que as moléculas de oxigênio e nitrogênio, o vapor de água é menos denso do que o ar seco. Isso ocorre porque as moléculas de água ocupam mais espaço do que as moléculas de oxigênio e nitrogênio, o que faz com que o vapor de água seja menos denso.

II. O ar úmido é menos denso que o ar seco, porque a massa da molécula de água é menor do que a das moléculas de oxigênio (O2) e nitrogênio (N2).

Essa afirmação é verdadeira. Como mencionado anteriormente, o vapor de água é menos denso do que o ar seco, mesmo tendo moléculas mais pesadas. Isso ocorre devido ao espaço ocupado pelas moléculas de água.

III. O ar seco é menos denso que o ar úmido, porque apresenta menor quantidade de moléculas.

Essa afirmação também não é verdadeira. Embora o ar úmido contenha mais moléculas do que o ar seco, devido à presença de vapor de água, o ar úmido é menos denso do que o ar seco, como já foi explicado.

Portanto, a resposta certa é B) II, apenas.

Essa questão pode parecer complicada à primeira vista, mas ao analisar cada uma das afirmações, podemos concluir que a resposta certa é a opção II. É importante lembrar que a densidade de uma substância é calculada pela razão entre a massa e o volume, e não apenas pela massa das moléculas.

Além disso, é fundamental compreender que a presença de vapor de água no ar úmido não aumenta a densidade do ar, e sim a diminui. Isso ocorre devido ao espaço ocupado pelas moléculas de água, que são menos densas do que as moléculas de oxigênio e nitrogênio.

Essa é uma questão que exige atenção ao detalhe e compreensão dos conceitos físicos básicos, como a densidade e a composição química dos gases. Ao analisar cada uma das afirmações e considerar os conceitos físicos, podemos chegar à resposta certa.

Três moles de um gás ideal, inicialmente a uma temperatura T e volume V₁, sofrem uma expansão isotérmica reversível até um volume V₂. Considerando R a constante universal de um gás ideal, o trabalho realizado pelo gás é

• A) 3RT ln(V2/V1).
• B) RT ln(V2/V1).
• C) 3RT (V2/V1) .
• D) RT (V2/V1) .

Para resolver esse problema, precisamos lembrar que o trabalho realizado pelo gás em uma expansão isotérmica reversível é igual ao produto da temperatura absoluta pela variação de entropia do sistema.

Matematicamente, isso pode ser representado pela equação:

W = TΔS

Como o processo é isotérmico, a temperatura é constante, e como é reversível, a entropia varia de acordo com a equação:

ΔS = nR ln(V2/V1)

Onde n é o número de moles do gás, R é a constante universal dos gases ideais, e V1 e V2 são os volumes inicial e final do sistema, respectivamente.

Substituindo essa expressão na equação do trabalho, obtemos:

W = TΔS = T[nR ln(V2/V1)] = nRT ln(V2/V1)

Como há 3 moles de gás, o trabalho realizado é igual a:

W = 3RT ln(V2/V1)

Portanto, a resposta correta é a opção A.

Essa é uma das principais aplicações da termodinâmica em problemas de física, e é fundamental lembrar que a expansão isotérmica reversível é um processo idealizado que não ocorre na natureza, mas serve como modelo para entendermos melhor como os gases se comportam em diferentes situações.

Além disso, essa equação pode ser utilizada em uma variedade de problemas, desde a compressão de gases em cilindros até a expansão de gases em motores de combustão interna.

Portanto, é importante que você entenda bem como essa equação é derivada e como pode ser aplicada em diferentes contextos.

É correto afirmar que, caso a velocidade das moléculas de gás que está fechado em recipiente rígido for aumentada, a pressão do gás irá aumentar.

Isso ocorre porque, quando as moléculas de gás se movem mais rapidamente, elas colidem mais frequentemente com as paredes do recipiente, exercendo uma força maior sobre elas. Essa força é o que chamamos de pressão. Portanto, se a velocidade das moléculas aumenta, a pressão também aumentará.

É importante notar que a temperatura do gás também aumenta quando a velocidade das moléculas aumenta. Isso ocorre porque a energia cinética das moléculas é convertida em energia térmica, o que faz com que a temperatura do gás suba.

Além disso, é importante notar que a densidade do gás não é afetada pela velocidade das moléculas. A densidade é uma medida da quantidade de massa por unidade de volume, e não é influenciada pela velocidade das moléculas.

Portanto, a resposta certa é a letra D) pressão do gás irá aumentar. As outras opções estão erradas porque a densidade do gás não é afetada pela velocidade das moléculas, a temperatura do gás aumenta (não diminui) e a pressão do gás aumenta (não diminui).

É importante lembrar que é fundamental entender os conceitos básicos de física, como pressão, temperatura e densidade, para poder responder corretamente a essa pergunta.

Além disso, é importante praticar e estudar regularmente para consolidar o conhecimento e ser capaz de responder a perguntas como essa de forma confiante.

Considere um gás ideal, contido em um êmbolo de paredes diatérmica em contato com um banho térmico a uma temperatura T. Aumentando-se a pressão do sistema em duas vezes e meia, a variação percentual de volume do sistema será de

• A)40%
• B)50%
• C)60%
• D)400%
• E)600%

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que é dada por PV = nRT, onde P é a pressão do sistema, V é o volume do sistema, n é a quantidade de substância química (em moles), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin.

Como a temperatura do sistema permanece constante, podemos reorganizar a equação para isolar o volume V. Dessa forma, obtemos V = nRT/P.

Se a pressão do sistema aumenta em 2,5 vezes, o novo volume do sistema será V' = nRT/(2,5P). Para encontrar a variação percentual do volume, podemos calcular o quociente entre o novo volume e o volume inicial e subtrair 1, multiplicando o resultado por 100.

Matematicamente, isso pode ser representado como: (∆V/V) × 100 = ((V' - V)/V) × 100.

Substituindo os valores, obtemos: (∆V/V) × 100 = ((nRT/(2,5P) - nRT/P)/nRT/P) × 100.

Simplificando a equação, obtemos: (∆V/V) × 100 = (-0,6) × 100 = -60%.

Portanto, a variação percentual do volume do sistema é de -60%. Como a pergunta pede a variação percentual do volume do sistema, a resposta certa é C) 60%.

É importante notar que a equação de estado dos gases ideais é uma ferramenta poderosa para resolver problemas que envolvem a termodinâmica de gases ideais. Além disso, é fundamental entender como aplicar as equações corretas para resolver problemas de física.

Noventa litros de uma mistura de gases em equilíbrio contém 2,0 mol de CO₂, 2,5 mol de N₂ e 1,5 mol de O₂. A temperatura da mistura é 87 °C.

Qual é a pressão, em pascal, da mistura de gases?

Dado
R = 8,31 J/(K.mol) ≈ 1.000/120 J/K.mol

• A)0,30 × 10⁵
• B)0,40 × 10⁵
• C)0,50 × 10⁵
• D)1,0 × 10⁵
• E)2,0 × 10⁵

Para resolver esse problema, vamos começar calculando a soma das quantidades de substância de cada gás:

n_total = n_CO2 + n_N2 + n_O2 = 2,0 mol + 2,5 mol + 1,5 mol = 6,0 mol

Em seguida, vamos calcular a temperatura em Kelvin:

T = 87 °C + 273,15 = 360,15 K

Agora, podemos aplicar a equação de estado dos gases ideais:

PV = nRT

Para encontrar a pressão, vamos rearranjar a equação para P:

P = nRT / V

Substituindo os valores dados, temos:

P = (6,0 mol × 8,31 J/(K.mol) × 360,15 K) / 90 L

P ≈ 2,0 × 10⁵ Pa

Portanto, a resposta certa é a opção E) 2,0 × 10⁵.

Um gás ideal passa por um processo cíclico reversível, evoluindo de um estado A com pressão p₀ e volume V₀ a um estado B com o mesmo volume e com a pressão igual a 2p₀. Depois disso, evolui, à temperatura constante, até um estado C cuja pressão é p₀.

Nessas circunstâncias, tem-se que, no

• A)processo AB, o sistema fornece calor para o meio externo.
• B)processo BC, a energia interna do sistema não se altera.
• C)processo BC, não há troca de calor com o meio externo.
• D)ciclo, o trabalho total realizado sobre o meio externo é negativo.
• E)estado C, a temperatura do sistema é mais baixa que no estado A

Vamos analisar cada uma das opções:

No processo AB, o volume é constante e a pressão aumenta, portanto o sistema realiza trabalho sobre o meio externo e, como a temperatura é constante, o sistema absorve calor do meio externo. Logo, a opção A está errada.

No processo BC, a temperatura é constante e o volume aumenta, portanto o sistema realiza trabalho sobre o meio externo e a energia interna do sistema não se altera, pois a temperatura não muda. Logo, a opção B está correta.

No processo BC, como a temperatura é constante, não há troca de calor com o meio externo. Logo, a opção C está errada.

No ciclo, o trabalho total realizado sobre o meio externo é positivo, pois o sistema realiza trabalho sobre o meio externo nos processos AB e BC. Logo, a opção D está errada.

No estado C, a temperatura do sistema é a mesma que no estado A, pois ambos têm a mesma pressão e volume. Logo, a opção E está errada.

Portanto, a resposta correta é a opção B, pois a energia interna do sistema não se altera no processo BC.

Vamos analisar o processo descrito acima. Como o processo é realizado a volume constante, sabemos que não há variação no volume do gás (ΔV = 0). Além disso, como o gás é ideal, podemos utilizar a equação de estado dos gases ideais, que relaciona a pressão, volume e temperatura do gás:

PV = nRT

onde P é a pressão do gás, V é o volume do gás, n é a quantidade de substância do gás (em moles), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura do gás em Kelvin.

Como o processo é realizado a volume constante, a equação acima pode ser escrita como:

P1V = nRT1

P2V = nRT2

onde P1 e P2 são a pressão inicial e final do gás, respectivamente, e T1 e T2 são a temperatura inicial e final do gás, respectivamente.

Dividindo as duas equações, podemos eliminar o volume do gás e a quantidade de substância do gás:

P1/T1 = P2/T2

Substituindo os valores dados, temos:

P/T = P2/8T

Multiplicando ambos os lados por 8T, temos:

8PT = P2T

Dividindo ambos os lados por T, temos:

8P = P2

Portanto, a pressão final do gás é 8 vezes a pressão inicial, que é a opção E) 8P.

Vamos resolver esse problema de física! Para encontrar a pressão interna do gás ideal, precisamos utilizar a equação de estado dos gases ideais, que é:

PV = nRT

Onde P é a pressão interna do gás, V é o volume do gás (que é de 2,0 m³), n é o número de moles do gás (que é 1, pois estamos considerando um mol de gás), R é a constante dos gases ideais (que é de 8,3 J/(mol · K)) e T é a temperatura em Kelvin (que é de 1.000 K).

Substituindo os valores dados, temos:

P × 2,0 m³ = 1 × 8,3 J/(mol · K) × 1.000 K

Agora, para encontrar a pressão, podemos dividir ambos os lados da equação por 2,0 m³:

P = (1 × 8,3 J/(mol · K) × 1.000 K) / 2,0 m³

P = 4.150 N/m²

Portanto, a resposta certa é a opção D) 4,15 x 10³ N/m².

• A)8,30 x 10³ N/m²
• B)8,30 x 10⁴ N/m²
• C)4,15 x 10² N/m²
• D)4,15 x 10³ N/m²
• E)4,15 x 10⁴ N/m²

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que relaciona a pressão (P), o volume (V) e a temperatura (T) do gás com a constante dos gases ideais (R) e o número de mols (n) do gás:

PV = nRT

Primeiramente, vamos calcular o número de mols inicial do gás (n1) a partir das condições iniciais:

n1 = PV / RT

Substituindo os valores dados, temos:

n1 = (1,00 atm) × (V) / (8,3145 J/mol·K) × (300 K)

Como não sabemos o volume do recipiente, vamos considerá-lo constante e representá-lo por V.

Portanto, n1 = V / 24,79.

Agora, vamos calcular o número de mols do gás restante (n2) após o vazamento:

n2 = PV / RT

Substituindo os valores dados, temos:

n2 = (0,63 atm) × (V) / (8,3145 J/mol·K) × (270 K)

n2 = V / 39,43.

O número de mols do gás que escapou durante o vazamento é igual à diferença entre o número de mols inicial e o número de mols restante:

n_vazamento = n1 - n2

Substituindo as expressões encontradas para n1 e n2, temos:

n_vazamento = V / 24,79 - V / 39,43

n_vazamento = V × (39,43 - 24,79) / (24,79 × 39,43)

n_vazamento = V × 14,64 / 983,16

n_vazamento = V × 0,0149

Agora, precisamos encontrar o valor de V que satisfaça essa equação. No entanto, como não sabemos o volume do recipiente, vamos considerar que o número de mols inicial era 6,0 × 10^23 (dado pelo problema) e encontrar o valor de V a partir disso:

6,0 × 10^23 = V / 24,79

V = 6,0 × 10^23 × 24,79

V ≈ 149,04 L

Agora, podemos calcular o número de mols do gás que escapou durante o vazamento:

n_vazamento = V × 0,0149

n_vazamento ≈ 149,04 L × 0,0149

n_vazamento ≈ 1,8 × 10^23

Portanto, a resposta certa é a opção B) 1,8 × 10^23.