F 228 – Primeiro semestre de 2010 – Lista 8

A Teoria Cinética dos Gases

1) Em sistemas avançados de vácuo, estão sendo alcançadas pressões tão baixas quanto

10-9

Pa. Calcule o número de moléculas em um recipiente de 1 m3 a uma pressão de 10

-9

Pa se a temperatura for de 27 °C.

2) 0,1 mol de um gás ideal, com CV = 3R/2, descreve o ciclo representado na figura

abaixo no plano (P, T).

a) Indique P (em atm) e V (em L) associados aos pontos A, B e C no ciclo da figura

abaixo.

b) Calcule W, Q e ΔEint para os processos AB, BC, CA e para o ciclo completo.

3) Uma amostra de 2,0 g de hélio gasoso, inicialmente a 100°C e 1,0 atm, sofre uma

expansão isotérmica até seu volume ser dobrado. Quanto valem

a) a pressão final do gás;

b) o trabalho realizado sobre o mesmo;

c) o calor transferido para ele; e

d) a razão de compressão Vmax/Vmin correspondente?

e) Represente o processo em um diagrama (p, V) usando escalas adequadas para os dois

eixos.

4) a) Quantos átomos de gás hélio enchem um balão de 30 cm de diâmetro a 20 °C e

1 atm?

b) Qual é a energia cinética média dos átomos de hélio?

c) Qual a velocidade média quadrática dos átomos de hélio?

5) Uma amostra de 14 g de gás nitrogênio nas CNTP é comprimido durante um

processo isocórico até uma pressão de 20 atm. Quanto valem

a) a temperatura final do gás;

b) o trabalho realizado sobre o mesmo;

c) o calor transferido para o gás; e

d) a razão de compressão Pmax/Pmin correspondente?

e) Represente o processo em um diagrama (p, V) usando escalas adequadas para os dois

eixos.

6) Em que temperatura a velocidade média dos átomos de hélio iguala (a) a velocidade

de escape da Terra e (b) a velocidade de escape da Lua?

Dica: Rever velocidade de escape no capítulo de Gravitação.

Dados: MTerra=5,98x1024

kg; MLua=7,36x1022

kg; RTerra=6,37x106 m; RLua=1,74x10

6 m;

MHélio=6,64x10-27

kg.

7) Duas amostras de 0,10 mol de um gás monoatômico sofrem os dois processos

representados na figura abaixo.

a) Durante o processo 1→2, que quantidade de calor é transferida para o gás ou para

fora dele?

b) Durante o processo 2→3, que quantidade de calor é transferida para o gás ou para

fora dele?

c) Qual é a variação total de energia térmica do gás?

8) Dois cilindros contêm 0,10 mol, cada um, de um gás diatômico mantido a 300 K e a

uma pressão de 3,0 atm. O cilindro A sofre uma expansão isotérmica, e o cilindro B,

uma expansão adiabática, até que a pressão do gás em cada um deles seja 1,0 atm.

a) Qual é a temperatura e qual é o volume final do gás em cada recipiente?

b) Represente os dois processos em um único diagrama (p, V). Use uma escala

adequada em cada eixo.

9) Uma amostra de 2 moles de um gás ideal com = 1,4 se expande lentamente e

adiabaticamente da pressão de 5 atm e volume 12 L para um volume final de 30 L.

a) Qual é a pressão final do gás?

b) Quais são as temperaturas inicial e final?

c) Encontre Q, W e ΔEint.

10) A capacidade calorífica de uma amostra de uma substância é o produto da massa da

amostra e do calor específico da substância. Considere 2 moles de um gás ideal

diatômico. Encontre a capacidade calorífica total a volume constante e a pressão

constante:

a) Se as moléculas giram, mas não vibram.

b) Se as moléculas giram e vibram.

Victor Rodrigues diz: Plinio, No exercício 3, item E, acredito que houve um erro de conversão.. São 15 e 30 litros, não 150 e 300 litros..