Um cilindro, com pistão móvel sem atrito, contém 6,0 L de hidrogênio, à pressão de 1,0 atm e temperatura de 27 °C. O gás sofre uma transformação até que a pressão resulte 0,5 atm e a temperatura passe a 177 °C.

Resposta: B) 18 L

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que é:

$$PV=nRT$$

Onde P é a pressão, V é o volume, n é a quantidade de substância (número de mols), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin.

No estado inicial, temos:

$$P_1=1,0 atm$$, $$V_1=6,0 L$$, $$T_1=27°C=300 K$$

No estado final, temos:

$$P_2=0,5 atm$$, $$T_2=177°C=450 K$$

Como a quantidade de substância (n) não muda, podemos igualar as duas equações de estado:

$$P_1V_1=nRT_1=P_2V_2=nRT_2$$

Isolando V_2, temos:

$$V_2=V_1frac{P_1}{P_2}frac{T_2}{T_1}=6,0 Lfrac{1,0 atm}{0,5 atm}frac{450 K}{300 K}=18 L$$

Portanto, o volume do gás no novo estado é de 18 L.

Explicação:

Nesse problema, estamos lidando com uma transformação de estado do gás, onde a pressão e a temperatura mudam. Para resolver, precisamos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que nos permite relacionar as variáveis de estado do gás. No estado inicial, conhecemos a pressão, o volume e a temperatura, e no estado final, conhecemos a pressão e a temperatura. Podemos igualar as duas equações de estado e isolar o volume final, que é o que estamos procurando.