Lista de Exercícios Resolvidos: Teoria Cinética dos Gases - UFRB

UFRB Universidade Federal do Recôncavo da Bahia CETEC Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas CET099 Física Geral e Experimental II Lista de Problemas Teoria Cinética dos Gases Questão 1 O ouro tem uma massa molar de 197 gmol a Quantos mols de ouro existem em uma amostra de 25 g de ouro puro b Quantos átomos existem na amostra Questão 2 Determine a massa em quilogramas de 7 50 1024 átomos de arsênio que tem uma massa molar de 749 gmol Questão 3 Calcule a o número de mols e b o número de moléculas em 1 00 cm3 de um gás ideal a uma pressão de 100 Pa e a uma temperatura de 220 K Questão 4 Uma certa quantidade de um gás ideal a 10 0C e 100 kPa ocupa um volume de 250 m3 a Quantos mols do gás estão presentes b Se a pressão é aumentada para 300 kPa e a temperatura é aumentada para 30 0C que volume o gás passa a ocupar Suponha que não há vazamentos Questão 5 Um soldador enche de oxigênio massa molar 320 gmol um tanque com volume de 0 0750 m3 submetido a uma pres são de 3 0 105 Pa e temperatura igual a 37 C Há um pe queno vazamento no tanque e após certo tempo uma parte do oxigênio terá escapado Em um dia em que a tempera tura é 22 C a pressão manométrica é 1 80105 Pa Calcule a a massa inicial do oxigênio b a massa do oxigênio que escapou Questão 6 O gás no interior de um balão deve sempre permanecer com uma pressão aproximadamente igual à pressão atmosférica porque essa é a pressão aplicada sobre o balão pelo ar ex terno Você enche o balão com hélio um gás aproximada mente ideal até um volume de 0600 L a uma temperatura de 19 C Qual é o volume do balão quando você resfria até o ponto de ebulição do nitrogênio 773 K Questão 7 A menor temperatura possível no espaço sideral é 27 K Qual é a velocidade média quadrática de moléculas de hi drogênio a esta temperatura Dado massa molar do H2 2 02 103 kgmol Questão 8 A temperatura e a pressão da atmosfera solar são 2 00 106 K e 0 0300 Pa Calcule a velocidade média quadrática dos elétrons livres de masssa igual a 9 11 1031 Kg na superfície do Sol supondo que se comportam como um gás ideal Questão 9 Um feixe de moléculas de hidrogênio H2 está direcionado para uma parede fazendo um ângulo de 55 com a normal à parede As moléculas do feixe têm uma velocidade de 10 kms e uma massa de 3 3 1024 g O feixe atinge a parede em uma área de 2 0 cm2 a uma taxa de 1023 moléculas por segundo Qual é a pressão do feixe sobre a parede Questão 10 A 273 K e 1 00 102 atm a densidade de um gás é 1 24 105 gcm3 aDetermine vrms para as moléculas do gás b Determine a massa molar do gás e c identifique o gás Questão 11 Determine o valor médio da energia cinética de translação por molécula de um gás ideal a a 0 00 C e b 100 C Qual é a energia cinética de translação média por mol de um gás ideal a c 0 00 C e d 100 C Dado kB 1 38 1023 JK Questão 12 Qual é a energia cinética translacional média das moléculas de nitrogênio a 1600 K Questão 13 As condições normais de temperatura e pressão CNTP são uma temperatura de 0 C e uma pressão de 10 atm a Quantos litros um mol de qualquer gás ideal ocupa nas CNTP b Para uma cientista em Vênus uma pressão abso luta de uma atmosfera venusiana é igual a 92 atmosferas ter restres Obviamente ela usará a atmosfera venusiana para definir as CNTP Supondo que ela conserve o mesmo valor para a temperatura quantos litros um mol de um gás ideal ocuparia em Vênus Questão 14 a Um deutério 2 1H é um núcleo de um isótopo do hidro gênio e consiste em um próton e um neutron O plasma de deutérios em um reator de fusão nuclear precisa ser aque cido a cerca de 300 milhões de K Qual é a velocidade qua drática média dos deutérios Esse valor é uma fração sig nificativa da velocidade da luz c 3 0 108 ms b Qual seria a temperatura do plasma se os deutérios tives sem uma velcidade quadrática média igual a 0 10c Dados mpróton mnêutron 1 67 1027 kg Questão 15 A água a céu aberto a 32 C evapora por causa do escape de algumas de suas moléculas da superfície O calor de va porização 539 calg é aproximadamente igual a εn onde ε é a energia média das moléculas que escapam e n é número de moléculas por grama a Determine ε b Qual a ra zão entre ε e a energia cinética média das moléculas H2O supondo que esta última está relacionada à temperatura da mesma forma que nos gases Questão 16 Um recipente contém uma mistura de três gases não reagen tes 240 mol do gás 1 com CV 1 12 0 Jmol K 15 mol do gás 2 com CV 2 12 8 Jmol K e 320 mol do gás 3 com CV 3 20 0 Jmol K Qual é o CV da mistura Questão 17 a Qual é o calor necessário para fazer a temperatura de 250 moles de um gás ideal diatômico aumentar de 30 K nas vizinhanças da temperatura ambiente se o gás for mantido com o volume constante b Qual seria a resposta do item a se o gás fosse monoatômico e não diatômico Questão 18 Dois recipientes totalmente rígidos com n moles de gás ideal cada um com hidrogênio H2 e outro com neônio Ne Se são necessários 100 J de calor para aumentar a temperatura do hidrogênio em 2 50 C em quantos graus essa mesma quantidade de calor elevará a temperatura do neônio Questão 19 Suponha que 120 g de gás oxigênio O2 são aquecidos de 25 0 C a 125 C a pressão atmosférica constante a Quan tos mols de oxigênio estão presentes Quanta energia é trans ferida para o oxigênio As moléculas giram mas não vi bram Dado massa molar do O2 32 0 gmol Questão 20 a Calcule o calor específico a volume constante do vapor dágua supondo uma molécula triatômica linear com três graus de liberdade de translação e três graus de liberdade de rotação e que o movimento de vibração não contribua A masssa molar da água é 180 gmol b O calor especí fico real do vapor dágua em pressões baixas é 2000 Jkg K Compare esse valor com sua resposta e comente a respeito do papel real desempenhado pelo movimento vibratório RespostasOs valores podem estar aproximados 1 a 00127 mols b 7 64 1021 2 0933 kg 3 a 5 47 108 mols b 3 29 1016 4 a 106 mols b 0892 m3 5 a 374 g b 99 g 6 0159 L 7 1 8 102 ms 8 9 53 106 ms 9 1 9 103 Pa 10 a 494 ms b 279 gmol c N2 11 a 5 65 1021J b 7 72 1021 J c 340 kJ d 465 kJ 12 3 31 1020 J 13 a 224 L b 0243 L 14 a 1 9 106 ms não 0 64 de c b 7 3 1010 K 15 a 6 67 1020 J b 107 16 15 8 Jmol K 17 a 1560 J b 935 J 18 4 09 C 19 a 0375 mols b 109 kJ c 57 20 a 1380 Jkg K b vibração tem contribuição significativa