Unimonte,EngenhariaFísicaAplicada,prof.MarcoSimõesComportamentoTérmicodosGases.ExercíciosselecionadosdoSears&Zemanzki,vol.2Nosexercíciosabaixoadotar! = 8,315 !
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18.1)Umtanquede20,0Lcontém0,225kgdehélioa18°C.Amassamolardohélioé4,0g/mol.a)Quantosmolesdehélioexistemnotanque?b)Calculeapressãonotanqueempascaiseematmosferas.Resposta:a)56,2mol;b)67,1atm.18.2)Umvolumede2,6Ldegáshélio(massamolariguala4,0g/mol),submetidoaumapressãode1,3atmeaumatemperaturade41,0°Céaquecidoatéqueovolumeeapressãofiquemiguaisaodobrodosvaloresiniciais.a)Qualéatemperaturafinal?b)Quantosgramasdehélioexistem?Resposta:a)983˚C;b)0,524g.18.3)Umtanquecilíndricopossuiumpistãobemajustadoquepermitealterarovolumedocilindro.Otanqueinicialmentecontém0,110m3dearaumapressãode3,4atm.Opistãoélentamentepuxadoparaforaatéqueovolumedogásaumentapara0,390m3.Sabendoqueatemperaturapermaneceuconstante,qualéapressãofinal?Resposta:0,959atm.18.4)Umtanquede3,0Lcontémaraumapressãode3,0atme20°C.Otanqueéfechadoeresfriadoatéatingirumapressãoiguala1,0atm.a)QualéatemperaturafinalemgrausCelsius?Suponhaqueovolumedotanquepermaneçaconstante.b)Seatemperaturaformantidaconstantecomovalorcalculadonaparte(a)eogásforcomprimido,qualseriaseuvolumequandoapressãovoltassepara3,0atm?Resposta:a)-175˚C;b)1,0L.18.5)a)Usealeidogásidealparaestimaronúmerodemoléculasdearemumasalacom6,1x6,1x3,04metros.Amassamolecularmédiadoaré28,8g/m3.Atemperaturaéde20˚Ceapressãoatmosféricaéde1,01x105Pa.b)Calculeadensidadedaspartículasnessasala(istoé,onúmerodemoléculasporcentímetrocúbico)ec)calculeamassadearcontidanasala.Resposta:a)3x1027moléculas;b)3x1019moléculas/cm3;c)136kg.18.6)Vocêtemváriosbalõesidênticos.Empiricamente,vocêdescobrequeumbalãoiráestourarseoseuvolumeexceder0,900L.Apressãodogásdentrodobalãoéigualàpressãodoar(1,0atm).a)Seoardentrodobalãoestáàtemperaturaconstantede22°Cesecomportacomoumgásideal,qualamassadearquevocêpodesoprarparadentrodeumdessesbalõesantesqueeleestoure?b)Repitaaparte(a)considerandoqueogáséohélio,emvezdoar.Resposta:a)1,07x10-3kg;b)1,49x10-4kg.18.7)UmautomóvelJaguarXK8possuimotorcom8cilindros.Noiníciodotempodacompressão,umdoscilindroscontém499cm3dearsobpressãodeumaatmosfera(1,01x105Pa)etemperaturaiguala27°C.Nofinaldotempodecompressão,oarfoireduzidoatéumvolumeiguala46,2cm3eapressãomanométricacresceupara2,72x106Pa.Calculeatemperaturafinal.Resposta:503˚C.18.8)Umsoldadorenchedeoxigênio(massamolar=32,0g/mol)umtanquecomvolumede0,0750m3submetidoaumapressãode3,0x105Paetemperaturaiguala37˚C.Háumpequenovazamentonotanquee,apóscertotempo,umapartedooxigênioteráescapado.Emumdiaemqueatemperaturaé22˚C,apressãomanométricaé1,80x105Pa.Calculea)amassainicialdooxigênio;b)amassadooxigênioqueescapou.Resposta:a)374g;b)99g.
18.9)Umgrandetanquecilíndricocontém0,750m3degásnitrogênioa27˚Ceumapressãode1,50x105Pa(pressãoabsoluta).Otanquepossuiumpistãobemajustadoquepodefazerovolumevariar.Qualéovalordapressãoquandoovolumediminuipara0,480m3eatemperaturaaumentapara157˚C?Resposta:3,36x105Pa.18.10)Umrecipientecilíndricovaziode1,50mdecomprimentoe0,90mdediâmetrodevesercheiocomoxigêniopuroa22˚Cparaabastecerumaestaçãoespacial.Paraarmazenaramáximaquantidadepossíveldegás,apressãoabsolutadooxigêniodeveser21,0atm.Amassamolardooxigênioé32,0g/mol.a)Quantosmolesdeoxigêniocabemnesserecipiente?b)Sealguémforergueresserecipiente,emquantosquilogramasessegásaumentaamassaasererguida?Resposta:a)827mol;b)26,5kg.18.11)Ogásnointeriordeumbalãodevesemprepermanecercomumapressãoaproximadamenteigualàpressãoatmosférica,porqueessaéapressãoaplicadasobreobalãopeloardoambiente.Vocêencheobalãocomhélio(umgásaproximadamenteideal)atéumvolumede0,600Laumatemperaturade19°C.Qualéovolumedobalãoquandovocêoresfriaatéopontodeebuliçãodonitrogênio(77,3K)?Resposta:0,159litros.18.13)OvolumetotaldospulmõesdeumatípicaalunadeFísicaé6,0L.Elaencheospulmõescomumapressãoabsolutade1,0atm.Aseguir,retendoarespiração,ovolumedospulmõeséreduzidopara5,70L.Qualéentãoapressãodoaremseuspulmões?Suponhaqueatemperaturadoarpermaneçaconstante.Resposta:1,05atm.18.14)Ummergulhadorobservaumabolhadearascendendodofundodeumlago(ondeapressãoabsolutaéiguala3,50atm)atéasuperfície(ondeapressãoé1,0atm).Atemperaturanofundodolagoé4˚Ceatemperaturanasuperfícieé23˚C.a)Qualéarazãoentreovolumedabolhaquandoelaatingeasuperfícieeovolumedabolhanofundodolago?b)Seriaseguroparaomergulhadorreterarespiraçãoenquantoeleascendedofundodolagoatéasuperfície?Justifiquesuaresposta.Resposta:a)3,74;b)Oaumentodevolumedoarnoorganismopoderiaserfatalaomergulhador.18.15)Umtanquemetálicocomvolumede3,10litrosdeveestourarquandoapressãoabsolutadoaremseuinteriorsuperar100atm.Se11,0molesdeumgásidealforemcolocadosnotanqueaumatemperaturade23˚C,atéquetemperaturaotanquepodeseraquecidoantesqueeleserompa?Desprezeadilataçãotérmicadotanque.b)Combasenarespostadoitem(a),verifiqueseérazoáveldesprezaradilataçãotérmicadotanque.Explique.Resposta:a)70,2˚C;b)aexpansãodotanqueémuitopequenaemcomparaçãocomadogás.18.16)Trêsmolesdeumgásidealestãoemumacaixacúbicaerígida,comladosmedindo0,200m.a)Qualéaforçaqueogásexercesobrecadaumdosseisladosdacaixaquandoatemperaturadogásé20˚C?b)Qualéaforçaquandoatemperaturadogássobepara100˚C?Resposta:a)3,66x104N;b)4,65x104N.
