Tópicos de Física 2 - Parte 1-121-123

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119TÓPICO 3 | CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE
Usando essas informações, determine a umi-
dade relativa do ar no interior de uma sala de 
5,0 metros de comprimento, 4,0 metros de lar-
gura e 3,0 metros de altura que contém 
441 gramas de vapor de água misturados com 
o ar, na temperatura de 20 8C.
a) 23%
b) 35%
c) 42%
d) 58%
e) 71%
 139. Observe as informações:
I. A umidade relativa do ar corresponde à razão 
entre a pressão parcial de vapor existente no 
local e a pressão de vapor saturado na tem-
peratura local.
II. O ser humano sente-se confortável quan-
do a umidade relativa do ar está por volta 
de 50%. Uma umidade maior que 50% re-
duz a evaporação do suor da pele, provo-
cando desconforto. Uma umidade menor 
que 50% tem um efeito secante na pele e 
na mucosa.
III. A tabela a seguir mostra a pressão máxima 
de vapor de água em função da temperatura.
u (8C) 0 5 10 15 20
p (mmHg) 4,58 6,54 9,21 12,8 17,5
u (8C) 25 30 40 50 60
p (mmHg) 23,8 31,8 55,3 92,5 149
Fonte: LIDE, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 
CRC Press, 2004. p. 6-8.
Uma pessoa encontra-se em um ambiente onde 
a temperatura é de 25 8C e a pressão de vapor 
de água é de 16,2 mmHg. Pode-se afirmar que:
a) nesse local está chovendo.
b) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é 
menor que 50%.
c) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é 
igual a 89%.
d) essa pessoa pode estar sentindo sua pele res-
secada.
e) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é 
aproximadamente igual a 68%.
 140. (Unicamp-SP) Pressão parcial é a pressão que 
um gás pertencente a uma mistura teria se o 
mesmo gás ocupasse sozinho todo o volume 
disponível. Na temperatura ambiente, quando a 
umidade relativa do ar é de 100%, a pressão par-
cial de vapor de água vale 3,0 ? 103 Pa. Nesta 
situação, qual seria a porcentagem de moléculas 
de água no ar?
a) 100%.
b) 97%.
c) 33%.
d) 3%.
Dados: a pressão atmosférica vale 1,0 ? 105 Pa. 
Considere que o ar se comporta como um gás 
ideal.
 141. (OBF) Uma arma dispara um projétil de chum-
bo (calor específico cPb 5 0,031 cal/8C) de massa 
20,0 g, que se move de encontro a um grande 
bloco de gelo fundente (calor latente de fusão 
L 5 80 cal/g). No impacto, o projétil tem sua 
velocidade reduzida de 100 m/s para 0 m/s se 
entra em equilíbrio térmico com o gelo. Não 
havendo dissipação de energia, ocorre a fusão 
de 2,25 g de gelo. Qual era a temperatura do 
projétil no momento do impacto?
Dado: 1 cal 5 4 J. 
 142. Sabe-se que a energia contida em um fóton é 
estabelecida pela relação:
E 5 hf
onde h é a constante de Planck e f, a frequência 
da radiação. A equação fundamental da Ondu-
latória é:
v 5 lf
onde l é o comprimento de onda da radiação e 
v é a velocidade de propagação da onda.
Resolva a questão dada a seguir.
Um volume de 0,5 mL de água é aquecido por ra-
diação de comprimento de onda igual a 1,0 ? 104 Å, 
absorvendo 4,2 ? 1018 fótons por segundo. Consi-
derando que toda a energia de cada fóton é absor-
vida pela água, determinar o intervalo de tempo 
necessário para que esse volume sofra a elevação 
de 1,0 K em sua temperatura.
Dados: densidade da água 5 1,0 ? 103 kg/m3;
calor específico sensível da água 5 4,2 ? 103 J(kg ? K);
constante de Planck 5 6,63 ? 10234 Js;
velocidade da luz no vácuo = 3,0 ? 108 m/s.
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120 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
Gases perfeitos
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Vimos em tópicos anteriores que gás é um dos estados da matéria. Macros-
copicamente, matéria em estado gasoso não apresenta forma ou volume de-
finidos. Já microscopicamente, o estado gasoso é caracterizado por partículas 
(átomos, moléculas, íons, elétrons, etc.) que se movimentam de maneira apro-
ximadamente aleatória. Apesar disso, é possível estudar a maioria dos gases 
com base em um modelo teórico chamado gás perfeito. A partir desse mode-
lo, podemos estabelecer relações entre as variáveis que caracterizam o gás 
(pressão, volume e temperatura) e entender o movimento microscópico das 
partículas que compõem o gás que determinam as grandezas temperatura e 
energia do gás.
 Balões de alta altitude, como o da imagem, são capazes de voar até o limite da atmosfera. 
Eles são muito utilizados para o monitoramento climático, além de serem úteis para 
pesquisas. Esse tipo de balão possui um revestimento para a sua proteção contra as baixas 
temperaturas existentes no espaço que poderiam desinflá‑lo.
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121TÓPICO 4 | GASES PERFEITOS
1. Introdução
Quando se pensa em um gás, o primeiro exemplo 
que costuma vir à cabeça de quase todo mundo é o 
ar que respiramos. Esse ar, que forma a atmosfera 
terrestre, é uma mistura de vários gases, na qual 
predominam o nitrogênio (78%) e o oxigênio (21%). 
Em razão dos campos gravitacional e magnético de 
nosso planeta, esses gases são atraídos e formam 
uma fina cobertura, com praticamente 99% da 
atmosfera contida em uma faixa que vai da superfície 
terrestre a pouco mais de 30 km de altitude. Essa 
camada gasosa é essencial à vida por conter o 
oxigênio e filtrar grande parte das radiações nocivas aos seres vivos, como a 
ultravioleta. O oxigênio é consumido pela respiração de alguns organismos, os 
quais expelem um subproduto desse processo, o gás carbônico. Este, por sua 
vez, é absorvido por plantas, que, pela fotossíntese, o transformam em oxigênio.
O peso da atmosfera produz uma pressão sobre a superfície da Terra, evitando 
que a água líquida de oceanos, mares, rios e lagos se transforme rapidamente 
em vapor. 
Os gases sempre fizeram parte de nosso dia a dia. Assim, a partir do século XVII, 
vários cientistas, ao iniciarem estudos sobre as propriedades dos gases, notaram 
que deveriam fazer uma simplificação, já que não havia uma uniformidade no 
comportamento de todos os gases. Daí o surgimento do modelo teórico que foi 
denominado gás perfeito ou gás ideal. Faremos, a seguir, um estudo desse modelo 
que será muito útil mais adiante.
2. Modelo macroscópico de gás perfeito
No Tópico 3, fizemos a distinção entre vapor e gás, que constituem o estado 
gasoso. Lembremos que gás é a situação física de uma substância que se encontra 
a uma temperatura maior que a sua temperatura crítica.
Os diferentes gases reais (hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, hélio, etc.), devido 
às suas características moleculares, em geral apresentam comportamentos 
diferentes. Quando são colocados sob baixas pressões e altas temperaturas, 
entretanto, passam a se comportar, macroscopicamente, de maneira semelhante.
Assim, para iniciar o estudo dos gases, é conveniente adotarmos um modelo 
teórico, simples, sem existência prática, de comportamento apenas aproximado ao 
comportamento dos gases reais. Essa aproximação será tanto melhor quanto menor 
for a pressão e maior for a temperatura. A esse modelo chamamos de gás perfeito.
As regras do comportamento dos gases perfeitos foram estabelecidas por 
Robert Boyle, Jacques Charles, Louis Joseph Gay-Lussac e Paul Emile Clapeyron 
entre os séculos XVII e XIX, como veremos adiante.
Diremos, então, que um gás se enquadra no modelo teórico de gás perfeito se 
obedece às leis de Boyle, Charles e Gay-Lussac – que veremos oportunamente 
com detalhes. Tais leis estabelecem as regras do comportamento “externo” do 
gás perfeito, levando-se em conta as grandezas físicas a ele associadas – 
temperatura, volume e pressão –, denominadas variáveis de estado do gás.
Bloco 1
 Por que o céu visto nesta 
paisagem é azul? A 
resposta vem do fato de a 
atmosfera ser constituída 
de gases que provocam a 
dispersão da luz branca 
do Sol.
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