F2_semana9

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FÍSICA 2: SEMANA 9 
Conteúdo: Gases Ideais 
Próxima semana: Teoria Cinética dos Gases 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL, contém 35 mL de 
remédio, sendo o volume restante ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma 
seringa nesse frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado ou saído 
ar do frasco. Considere que durante o processo a temperatura do sistema tenha 
permanecido constante e que o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás 
ideal. 
 
Na situação final em que a seringa com o medicamento ainda estava encaixada no 
frasco, a retirada dessa dose fez com que a pressão do ar dentro do frasco passasse a 
ser, em relação à pressão inicial, 
A) 60% maior. 
B) 40% maior. 
C) 60% menor. 
D) 40% menor. 
E) 25% menor 
 
2. A figura representa um gás ideal confinado em um cilindro provido de um êmbolo 
móvel que pode deslizar sem atrito Inicialmente, o gás encontra-se a uma temperatura 
de 27 °C e o êmbolo está a uma altura h = 20 cm em relação à base do cilindro. 
Através de uma fonte de calor, é fornecida ao sistema determinada quantidade de 
energia, e sua temperatura passa a 177 °C. Considerando esse estado final, a 
variação da altura h do êmbolo será igual a: 
 
A) 1%. 
B) 20%. 
C) 5%. 
D) 50%. 
E) 10%. 
 
3. Um pneu de automóvel contém ar sob pressão de 3,0 atm à temperatura de 7,0 °C. 
Após viagem de 72 km, verifica-se que a temperatura do pneu atinge 47 °C. 
Considerando o ar um gás ideal e desprezando a variação de volume do pneu, a 
pressão do ar nessa nova condição vale, em atmosferas: 
A) 3,1. 
B) 4,0. 
C) 3,4. 
D) 4,3. 
E) 3,7. 
 
4. Existem diferentes modelos de carros elétricos – todos têm em comum, claro, um 
motor movido a eletricidade. Mas a eletricidade pode vir de diferentes fontes: de 
baterias, da queima de combustíveis tradicionais, como a gasolina, ou da reação 
química do gás hidrogênio. Dos modelos já testados até agora, o carro elétrico movido 
a hidrogênio é o mais viável. Além de ter emissão de poluentes zerada, ele já tem uma 
performance compatível com a dos carros tradicionais. Um protótipo de carro movido a 
hidrogênio foi submetido a um teste em uma pista de provas. Sabe-se que o protótipo 
tem um tanque de combustível (H2) com capacidade igual a 164 litros e percorre 22 
metros para cada mol de H2 consumido. No início do teste, a pressão no tanque era 
de 600 atm e a temperatura igual a 300 K. Sabendo que, no final do teste, a pressão 
no tanque era de 150 atm e a temperatura permaneceu igual a 300 K, calcule a 
distância, em km, percorrida pelo protótipo. 
Dados: MH2 = 2 g/mol.R = 0,082 atm.L/mol · K. 
A) 600 km 
B) 88 km 
C) 22 km 
D) 66 km 
E) 31 km 
5. Na etapa final de um processo seletivo de uma grande empresa, foi passado aos 
candidatos um desafio: determinar qual o gás está presente em um cilindro cuja 
etiqueta está ilegível. Os candidatos disponibilizavam de um frasco especial de 1 L de 
capacidade com válvula de gás, uma balança semianalítica e um marcador de pressão 
do cilindro. Para resolver o problema, um dos aspirantes à vaga inicialmente abril a 
válvula do frasco, para entrar em equilíbrio com o ambiente (1 atm, 27oC), e aferiu a 
massa do frasco, que foi 120,00 g. Depois disso, conectou a saída de ar do cilindro ao 
seu frasco, completando-o com o gás a ser descoberto, até que a pressão total do 
frasco fosse igual à do cilindro, no caso 5,92 atm. A nova massa aferida foi de 128,00 
g. Qual é o gás do cilindro? 
Dado: R = 0,082 atm.L/mol/K 
A) He (4 g/mol) 
B) Ne (20 g/mol) 
C) Ar (40g/mol) 
D) CO (28g/mol) 
E) O2 (32g/mol) 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
6. Esta questão apresenta três colunas: a primeira, as transformações gasosas mais 
usuais; a segunda, os gráficos que as representam, e a terceira, a equação 
matemática que caracteriza cada uma das transformações. 
 
 
 
Assinale a alternativa que associa corretamente as colunas da tabela. 
A) a-II-2; b-III-1; c-I-3 
B) a-I-2; b-III-1; c-II-3 
C) a-II-2; b-I-1; c-III-3 
D) a-II-1; c-III-3; b-I-2 
E) b-I-3; c-II-1; a-III-2 
 
7. No estudo dos gases criou-se um modelo teórico, denominado gás perfeito ou ideal. 
Vários cientistas contribuíram para este estudo, dentre eles Boyle (1627-1691), 
Mariotte (1620-1684), Gay-Lussac (1778-1850) e Charles (1746-1823). As situações 
descritas a seguir referem-se a alguns fenômenos e teorias existentes acerca do gás 
ideal. 
• Situação I – Ao introduzir ar num pneu vazio, os choques das moléculas dos gases 
que compõem o ar com as paredes internas do pneu fazem com que ele se encha. 
• Situação II – Dentro de um botijão existe uma determinada massa de gás a 300 K e 
sob pressão de 6 atm. Sendo o seu volume invariável, ao esfriá-lo até 200 K, sua 
pressão passa a ser de 3 atm. 
• Situação III – Ao emborcar uma lata vazia de refrigerante, depois de aquecida, num 
recipiente com água fria, ela é amassada pela pressão atmosférica, devido ao aumento 
de pressão em seu interior, resultado do resfriamento do ar rarefeito que foi 
aprisionado. 
Para as situações supracitadas, é (são) verdadeira(s): 
A) somente II e III. 
B) somente I e III. 
C) somente I e II. 
D) I, II e III. 
E) somente I. 
 
8. Uma seringa de injeção tem seu bico completamente vedado e inicialmente contém 
o volume de 5,0 cm3 de ar sob pressão de 0,90.105 Pa. Suponha que a massa de ar se 
comporte como um gás perfeito e sofra uma transformação isotérmica quando o 
êmbolo for puxado, aumentando o volume interno para 20,0 cm3. 
 
Sendo assim, a pressão, em Pa, será igual a: 
A) 3,00.104 
B) 2,25.104 
C) 4,30.104 
D) 3,60.104 
E) 1,00.105 
9. Numa indústria de engarrafamento e liquefação de gases, um engenheiro lida, 
frequentemente, com variações na pressão e no volume de um gás devido a 
alterações de temperatura. Um gás ideal, sob pressão de 1atm e temperatura 
ambiente (27°C), tem um volume V. Quando a temperatura é elevada para 327°C, o 
seu volume aumenta em 100%. Nessa situação, a pressão do gás, em atm, é: 
A) 0,5 
B) 1,0 
C) 1,5 
D) 2,0 
E) 2,5 
 
10. Um botijão de gás de cozinha contém 13kg de gás liquefeito, à alta pressão. Um 
mol desse gás tem massa de, aproximadamente, 52g. Se todo o conteúdo do bujão 
fosse utilizado para encher um balão, à pressão atmosférica e à temperatura de 300K, 
o volume final do balão seria aproximadamente 
de: 
R = 8,3 J/ (mol .K) ou R = 0,082 atmL / (mol.K) 
Patmosférica = 1 atm ≈ 1,0.105 Pa, 1 m3 = 103 litros. 
A) 13 m3 
B) 6,2 m3 
C) 3,1 m3 
D) 0,98 m3 
E) 0,27 m3 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
11. Um extintor de incêndio cilíndrico, contendo CO2, possui um medidor de pressão 
interna que, inicialmente, indica 200atm. Com o tempo, parte do gás escapa, o extintor 
perde pressão e precisa ser recarregado. Quando a pressão interna for igual a 
160atm, a porcentagem da massa inicial de gás que terá escapado corresponderá a 
Considere que a temperatura permanece constante e o CO2, nessas condições, 
comporta-se como um gás perfeito, considere também, 1atm = 105N/m2. 
A) 10% 
B) 60% 
C) 20% 
E) 75% 
E) 40% 
 
12. Um pesquisador transferiu uma massa de gás perfeito à temperatura de 27ºC para 
outro recipiente de volume 20% maior. Para que a pressão do gás nesse novo 
recipiente seja igual à inicial, o pesquisador teve de aquecer o gás de: 
A) 20ºC 
B) 30ºC 
C) 40ºC 
D) 50ºC 
E) 60ºC 
 
13. Uma bolha de ar, formada junto ao fundo de um lago, a 5,0 m de profundidade, 
escapa e sobe à superfície. São dados: pressão atmosférica = 1,0 · 105 N/m2 e 
densidade da água = 1,0 · 103 kg/m3. Considerando constante a temperatura da água, 
pode-se concluir que o volume da bolha, na subida: 
A) permanece o mesmo. 
B) aumenta 20%. 
C) aumenta 5%. 
D) aumenta 50%. 
E) aumenta 10%. 
 
14. Em uma partida de futebol, a bola utilizada tem diâmetro interno igual a 20 cm. 
Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e 
temperatura de 27 °C. Considere π = 3, a constante universal dos gases ideais R = 
0,080 atm .L. mol-1 .K-1 e a molécula-gramado ar igual a 30 g.mol-1. A massa de ar no 
interior da bola cheia, em grama, corresponde a: 
A) 2,5 
B) 5,0 
C) 7,5 
D) 10 
E) 12 
 
15. Uma panela de pressão com volume interno de 3,0 litros e contendo 1,0 litro de 
água é levada ao fogo. No equilíbrio térmico, a quantidade de vapor de água que 
preenche o espaço restante é de 0,2 mol. A válvula de segurança da panela vem 
ajustada para que a pressão interna não ultrapasse 4,1 atm. Considerando o vapor de 
água como um gás ideal e desprezando o pequeno volume de água que se 
transformou em vapor, calcule a temperatura, em 102 K, atingida dentro da panela. 
 
A) 4,0 
B) 4,2 
C) 4,5 
D) 4,7 
E) 5,0 
 
 
 
 
 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
16. Um quarto mede 3,00 m x 4,00 m x 2,80 m. Considere que, nas CNTP, 1 mol de 
um gás (equivalente a 6,02 · 1023 moléculas) ocupa o volume de 22,4 L. A ordem de 
grandeza do número de moléculas desse gás, nas CNTP, que ocupará o quarto é de: 
A) 1019. 
B) 1021. 
C) 1023. 
D) 1025. 
E) 1027. 
 
17. Em um recipiente hermeticamente fechado e que contém 20 g de CO2 foi acoplada 
uma válvula. Inicialmente, a pressão desse gás é de 6,0 atm e sua temperatura, de 77 
°C. Se, através da válvula, permitirmos que 25% do gás escapem, mantendo 
constante a temperatura, qual será a pressão exercida pelo gás restante? 
A) 3,5 atm 
B) 4,5 atm 
C) 5,0 atm 
D) 5,5 atm 
E) 6,0 atm 
 
18. Um cilindro adiabático vertical foi dividido em duas partes por um êmbolo de 2,50 
kg de massa, que está apoiado em uma mola ideal de constante elástica igual a 1,04 · 
105 N/m. Na parte inferior do cilindro, fez-se vácuo e, na parte superior, foram 
colocados 5 mols de um gás perfeito. 
 
Na situação de equilíbrio, a altura h vale 60 cm e a mola está comprimida em 20 cm. 
Dados: g = 10 m/s2; R = 8,31 J/mol K. 
 
19. Um cilindro de 20 cm2 de seção reta contém um gás ideal, comprimido em seu 
interior por um pistão móvel, de massa desprezível e sem atrito. O pistão repousa a 
uma altura h0 = 1,0 m. A base do cilindro está em contato com um forno, de forma que 
a temperatura do gás permanece constante. Bolinhas de chumbo são lentamente 
depositadas sobre o pistão até que ele atinja a altura h = 80 cm. 
 
Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm (1 atm = 1,0 · 105 N/m2). A massa do 
chumbo que foi depositada sobre o pistão vale: 
A) 0,50 kg 
B) 1,0 kg 
C) 2,0 kg 
D) 5,0 kg 
E) 50,5 kg 
 
20. Um cilindro de oxigênio hospitalar (O2), de 60 litros, contém, inicialmente, gás a 
uma pressão de 100 atm e temperatura de 300 K. Quando é utilizado para a 
respiração de pacientes, o gás passa por um redutor de pressão, regulado para 
fornecer oxigênio a 3 atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor de 
fluxo, que indica, para essas condições, o consumo de oxigênio em litros/minuto. 
Assim, determine: 
a) o número NO de mols de O2, presentes inicialmente no cilindro; 
b) o número n de mols de O2, consumidos em 30 minutos de uso, com o medidor de 
fluxo indicando 5 litros/minuto. 
c) o intervalo de tempo t, em horas, de utilização do O2, mantido o fluxo de 5 
litros/minuto, até que a pressão interna no cilindro fique reduzida a 40 atm. 
 
Note e adote: 
Considere o O2 como gás ideal. 
Suponha a temperatura constante e igual a 300 K. 
A constante dos gases ideais R = 8 · 10-2 litros · atm/K 
 
 
GABARITO 
06 07 08 09 10 
A E B B B 
11 12 13 14 15 
C C D B E 
16 17 18 19 20 
E B 27oC D a) 250 moles 
b) 18,75 moles 
c) 4,0 h