Tópicos de Física 2 - Parte 1-154-156

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152 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
c) a pressão e a temperatura aumentarão.
d) a pressão diminuirá e a temperatura au-
mentará.
e) Todas as afirmações estão incorretas.
61. Duas amostras de massas iguais de um gás per-
feito são colocadas em dois recipientes, A e B. As 
temperaturas são diferentes, sendo TA . TB. Po-
demos afirmar que:
a) o gás em A possui mais calor que em B.
b) o gás em A possui menor velocidade que em B.
c) a energia cinética das moléculas é menor no 
gás em A que em B.
d) a energia cinética média das moléculas do gás 
é maior em A que em B.
e) a temperatura não influencia a energia de mo-
vimento das partículas de um gás.
Exercícios Nível 2
 62. Uma amostra de gás perfeito é colocada no 
interior de um recipiente e mantida à pressão 
constante. Se a temperatura e o volume au-
mentam:
(01) o número de choques por centímetro qua- 
drado de parede deve aumentar;
(02) a distância média entre as moléculas deve 
aumentar;
(04) a energia cinética média das moléculas não 
sofre alteração;
(08) a velocidade média das moléculas também 
deve aumentar;
(16) a pressão tem que aumentar, pois a tempe-
ratura do gás aumentou.
Dê como resposta a soma dos números associa-
dos às proposições corretas.
 63. (UFPI) O ar que respiramos é constituído, entre 
outros, pelos seguintes gases: O2, CO2 e N2. Su-
ponha que, na sala em que você se encontra, o 
ar esteja em equilíbrio termodinâmico. Com re-
lação ao ar da sala, analise as seguintes afirma-
tivas e coloque V, para verdadeiro, ou F, para 
falso.
 1 ( ) As moléculas de CO2 têm menor energia 
cinética média do que as moléculas de O2.
 2 ( ) A energia cinética média das moléculas 
é a mesma para todos os gases presentes 
na sala.
 3 ( ) As velocidades médias das moléculas 
são as mesmas para todos os gases presen-
tes na sala.
 4 ( ) A velocidade média das moléculas de 
CO2 é menor do que a velocidade média das 
moléculas de O2.
 64. (UFRGS-RS) Na tabela abaixo, EH2 e EO2 e VH2 e VO2 
são, respectivamente, as energias cinéticas mé-
dias e as velocidades médias das moléculas de 
uma amostra de gás H2 e de outra, de gás O2, 
ambas em temperatura de 27 8C.
Gás
Temperatura 
(8C)
Energia 
cinética média
Velocidade 
média
H2 27 EH2
VH2
O2 27 EO2
VO2
Assinale a alternativa que relaciona correta-
mente os valores das energias cinéticas médias 
e das velocidades médias das moléculas de H2 
e de O2.
a) EH2 . EO2 e VH2 . VO2.
b) EH2 , EO2 e VH2 , VO2.
c) EH2 5 EO2 e VH2 . VO2.
d) EH2 5 EO2 e VH2 5 VO2.
e) EH2 5 EO2 e VH2 , VO2.
 65. Em um recipiente hermeticamente fechado, en-
contramos nitrogênio à temperatura de 0 8C. 
Como o mol do referido gás é igual a 28 g, qual o 
valor da velocidade média quadrática das suas 
partículas?
Dado: R 5 8,31 J/(mol ? K).
 66. Avaliando a energia interna de 5 mols de gás per-
feito, encontramos o valor 24 930 J. Qual a sua 
temperatura em graus Celsius?
Dado: R 5 8,31 J/(mol ? K).
 67. Um gás perfeito ocupa um volume de 2,0 L e possui 
uma energia interna igual a 600 J. Qual o valor 
da pressão desse gás, em atmosferas?
Dados: 1 atm 5 105 N/m2;
1 L 5 1 dm3 5 1023 m3.
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153TÓPICO 4 | GASES PERFEITOS
 68. (Fuvest-SP) Para impedir que a pressão interna 
de uma panela de pressão ultrapasse um certo 
valor, em sua tampa há um dispositivo formado 
por um pino acoplado a um tubo cilíndrico, como 
esquematizado na figura abaixo.
Enquanto a força resultante sobre o pino for di-
rigida para baixo, a panela estará perfeitamente 
vedada. Considere o diâmetro interno do tubo 
cilíndrico igual a 4 mm e a massa do pino igual 
a 48 g. Na situação em que apenas a força gra-
vitacional, a pressão atmosférica e a exercida 
pelos gases na panela atuam no pino, a pressão 
absoluta máxima no interior da panela é
a) 1,1 atm
b) 1,2 atm
c) 1,4 atm
d) 1,8 atm
e) 2,2 atm
Note e adote:
π 5 3
1 atm 5 105 N/m2
aceleração da gravidade 5 10 m/s2
 69. Por que um balão atmosférico é tão grande?
Isso ocorre devido à força vertical para cima que 
lhe permite subir – o empuxo, dado pela Lei de 
Arquimedes – ter intensidade diretamente pro-
porcional à densidade do ar e ao volume deste 
fluido deslocado pelo sistema. Como o ar tem 
densidade relativamente pequena (cerca de 
1,2 kg/m3, a 27 8C), para se obter um empuxo sig-
nificativo, capaz de superar o peso total, provo-
cando-se a ascensão, deve-se inflar o envelope 
do balão de modo que este adquira um volume 
relativamente grande.
Considere um balão atmosférico constituído do en-
velope, cesta para três passageiros, amarras, quei-
mador e tanque de gás. A massa total do conjunto 
com os três passageiros e o envelope vazio é de 
325 kg. Sabe-se que quando o envelope está total-
mente inflado seu volume é de 1 250 m3. Admitin-
do-se que no local a intensidade da aceleração da 
gravidade vale 10 m/s2, a pressão atmosférica é 
praticamente constante e a temperatura ambiente 
é de 27 8C, responda:
a) Que massa m1 de ar caberia dentro do envelope 
se este fosse totalmente inflado com ar a 27 8C?
b) Que massa m2 de ar caberia dentro do envelope 
se este fosse totalmente inflado com ar a 127 8C?
c) Qual a intensidade a da aceleração do balão 
quando este for lançado com os três passagei-
ros, estando o ar do envelope a 127 8C? Des-
preze nos cálculos o empuxo exercido pelo ar 
nas partes sólidas do sistema.
 70. (Fuvest-SP) O sistema de airbag de um carro é 
formado por um sensor que detecta rápidas di-
minuições de velocidade, uma bolsa inflável e um 
dispositivo contendo azida de sódio (NaN3) e ou-
tras substâncias secundárias. O sensor, ao de-
tectar uma grande desaceleração, produz uma 
descarga elétrica que provoca o aquecimento e a 
decomposição da azida de sódio. O nitrogênio (N2) 
liberado na reação infla rapidamente a bolsa, que, 
então, protege o motorista. Considere a situação 
em que o carro, inicialmente a 36 km/h (10 m/s), 
dirigido por um motorista de 60 kg, para devido a 
uma colisão frontal. 
MAISDESCUBRA
Quando um recipiente de 1,5 litro de água mineral com gás é aberto, você pode observar bolhas su-
bindo através do líquido. Essas bolhas aumentam de tamanho, praticamente dobrando seu volume 
quando atingem as proximidades da superfície. Por que esse aumento de volume ocorre?
Nível 3Exercícios
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154 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
a) Nessa colisão, qual é a variação DE da energia 
cinética do motorista?
b) Durante o 0,2 s da interação do motorista com 
a bolsa, qual é o módulo a da aceleração média 
desse motorista?
c) Escreva a reação química de decomposição da 
azida de sódio formando sódio metálico e ni-
trogênio gasoso.
d) Sob pressão atmosférica de 1 atm e tempera-
tura de 27 8C, qual é o volume V de gás nitro-
gênio formado pela decomposição de 65 g de 
azida de sódio?
Note e adote:
Desconsidere o intervalo de tempo para a bolsa 
inflar;
Ao término da interação com a bolsa do airbag, 
o motorista está em repouso;
Considere o nitrogênio como um gás ideal;
Constante universal dos gases: R 5 0,08 atm L /
(mol K);
0 8C 5 273 K.
Elemento Massa at™mica (g/mol)
Sódio 23
Nitrogênio 14
 71. Em um laboratório de Física, um estudante realizou 
um experimento que consistia em pegar um reci-
piente, vazio, de paredes indeformáveis, dotado 
de uma válvula que não deixa a pressão interna 
passar de um valor-limite. Esse estudante injetou 
hidrogênio gasoso (que se comporta como gás 
perfeito) no interior do recipiente até que a pressão 
atingisse o máximo valor e observou que a massa 
de gás injetada era igual a 10 gramas. Em seguida, 
ele esfriou o gás, diminuindo a sua temperatura 
absoluta em 20%. Que massa do mesmo gás, na 
nova temperatura, o estudante deve injetar no in-
terior do recipiente para restabelecer a pressão 
máxima suportávelpela válvula?
 72. (UPM-SP) Num recipiente, fechado por uma tam-
pa hermética, há 10 mols de gás perfeito, sob 
pressão de 5 atmosferas, à temperatura ambien-
te e em um local de pressão atmosférica normal. 
Abrindo a tampa do recipiente, o número de mo-
léculas que escapa é:
a) 12 ? 1023.
b) 24 ? 1023.
c) 36 ? 1023.
d) 48 ? 1023.
e) 60 ? 1023.
Adote: 
Número de Avogadro 5 6 ? 1023.
 73. (Unicamp-SP) Alguns experimentos muito impor-
tantes em física, tais como os realizados em gran-
des aceleradores de partículas, necessitam de 
um ambiente com uma atmosfera extremamen-
te rarefeita, comumente denominada de ultra-al-
to-vácuo. Em tais ambientes a pressão é menor 
ou igual a 1026 Pa.
a) Supondo que as moléculas que compõem 
uma atmosfera de ultra-alto-vácuo estão 
distribuídas uniformemente no espaço e se 
comportam como um gás ideal, qual é o nú-
mero de moléculas por unidade de volume 
em uma atmosfera cuja pressão seja 
P 5 3,2 ? 1028 Pa, à temperatura ambiente 
T 5 300 K? Se necessário, use: Número de 
Avogadro NA = 6 ? 10
23 e a Constante universal 
dos gases ideais R 5 8 J/molK.
b) Sabe-se que a pressão atmosférica diminui 
com a altitude, de tal forma que, a centenas de 
quilômetros de altitude, ela se aproxima do 
vácuo absoluto. Por outro lado, pressões acima 
da encontrada na superfície terrestre podem 
ser atingidas facilmente em uma submersão 
aquática. Calcule a razão 
P
P
sub
nave
 entre as pres-
sões que devem suportar a carcaça de uma 
nave espacial (Pnave) a centenas de quilômetros 
de altitude e a de um submarino (Psub) a 100 m 
de profundidade, supondo que o interior de 
ambos os veículos se encontra à pressão de 
1 atm. Considere a densidade da água como 
r 5 1 000 kg/m3.
 74. (IJSO) Um tanque é dividido em dois comparti-
mentos X e Y separados por uma parede termi-
camente isolante que pode mover-se livre de 
atrito. X e Y contêm porções de gás ideal que 
estão inicialmente a uma mesma pressão P, vo-
lume V e temperatura T como mostrado na figura 
seguinte. Em seguida, a temperatura do compar-
timento X aumenta para um valor igual a 3T e o 
sistema atinge um novo estado de equilíbrio. 
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