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53 Para que a inclinação não se altere basta que ambas as pilas- tras sofram a mesma variação de comprimento, a qualquer tem- peratura, ou seja, ��I � ��II. Sendo �� � ��0�t, temos: � Como � vem: � �II � ⇒ �I � 3�II Resposta: alternativa c. Sendo �A e �B os comprimentos finais das barras metálicas A e B, e os comprimentos a 0 °C, �A e �B os coeficientes de dilatação e t a sua temperatura final, temos �A � �B, e, por- tanto: � ⇒ ⇒ 202,0(1 � 2 � 10�5t) � 200,8(1 � 5 � 10�5t) ⇒ t � 200 °C Resposta: alternativa d. São dados � 500 cm3 e � 200 cm3. Como o volume da parte vazia é sempre o mesmo, significa que o vidro e o mer- cúrio sofrem a mesma dilação volumétrica. Então: �Vvi � �VHg ⇒ � ⇒ �vi � (I) Sendo �Hg � � e �vi � 3�vi, substituindo em (I), vem: �vi � ⇒ �vi � Resposta: alternativa d. Para um intervalo de 100 divisões na escala Kelvin, temos 180 divisões na escala Fahrenheit. Da relação matemática entre os segmentos de reta a e b, representados na escala, temos: � � ⇒ � Para T � 543 � 293 � 250 K, vem: � ⇒ �tF � 450 °F Resposta: alternativa e. Como a transformação é isobárica, temos: � ⇒ � ⇒ V2 � 3,7 L Resposta: alternativa c. a) Verdadeira, pois perto da chama o ar aquecido é mais rare- feito do que o ar do ambiente restante. b) Falsa, pois a chama se apagará quando a queima extinguir o oxigênio do ar confinado dentro do copo. c) Falsa, pois à medida que a quantidade de oxigênio dentro do copo diminui, a chama torna-se cada vez menos intensa. d) Verdadeira, pois, depois que a chama se apaga, o ar no in- terior do copo resfria-se, originando uma região de pressão menor que a pressão exterior (atmosférica), que empurra a água para dentro do copo. Estado 1 Estado 2 Da expressão � temos: � ⇒ T2 � 319 K ⇒ T2 � 46 °C Observações: I) Não há necessidade de transformar unidades, nesse caso, pois elas se cancelam. II) Na verdade os manôme- tros medem a diferença de pressão em relação à pressão atmos- férica. Logo, é necessário somá-la aos valores dados. Nesse �1�0I �t �I I�0I I �t �0I I 3�0I , �I�0I 3�0I �0A �0B �0A (1 �At� ) �0B (1 �Bt� ) V0vi V0Hg V0vi �vi�t V0Hg �Hg�t 2�Hg 5 ------------- 2� 5 3 � ------------- 2� 15 --------- 212 ba K°F 32 273 373 a b ------ �tF 212 32 � ------------------------ �T 373 273 � --------------------------- �tF 9 ----------- �T 5 ---------- �tF 9 ----------- 250 5 ----------- V1 T1 -------- V2 T2 -------- 2,0 293 ----------- V2 543 ----------- T1 (17 273)� 290 K� � p1 25 Ibf/pol2� V1 V� T2 ?� p2 27,5 lbf/pol2� V2 V� p1V1 T1 ------------- p2V2 T2 ------------- , 25 290 ----------- 27,5 T2 ------------ 337. 336. 335. 334. 333. 332. 331. 54 caso, adotando 1,0 � 105 Pa para a pressão atmosférica e fazen- do 1 lbf/pol2 � 6,9 � 103 Pa, obteríamos T � 311 K � 38 °C, valor que não consta das alternativas dadas. Resposta: alternativa c. De acordo com o enunciado a transformação é isotérmica. As- sim, p0V0 � pV. Como o êmbolo é empurrado de do seu afastamento inicial, o volume V será V � Logo: � p � ⇒ p � Resposta: alternativa c. São dados T1 � 27 °C � 300 K; p1 � 10 atm e p2 � 25 atm. Sendo rígidas as paredes do recipiente, o volume é constante. Da expressão � temos: � ⇒ � ⇒ T2 � 750 K ⇒ T2 � 477 °C Resposta: alternativa a. Do gráfico, temos: Estado A Estado B Aplicando a Lei Geral dos Gases Perfeitos, vem: � ⇒ � ⇒ � 1 Resposta: alternativa c. Representando esquematicamente as transformações sofridas pela amostra de gás ideal, temos: Sendo � temos: I) p constante: � ⇒ V2 � 3V0 II) V constante: � ⇒ p � III) T constante: � ⇒ � ⇒ V � V0 Resposta: alternativa c. Do estado 1 ao 2, a compressão é isotérmica, ou seja, o vo- lume diminui e a temperatura permanece constante. De 2 até 3, a pressão é mantida constante. O aumento do volume é diretamente proporcional à temperatura, linearmente, portanto. De 3 até 1, a temperatura diminui e o volume é mantido constante. Resposta: alternativa a. Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, pV � nRT, sendo dados p � 1 atm � 1 � 105 Pa, n � � R � 8,3 J/mol � K e T � 300 K, temos: 1 � 105V � � 8,3 � 300 ⇒ V � 6,2 m3 Resposta: alternativa b. Admitindo que o monóxido de carbono se comporta como um gás ideal, pode-se escrever pV � nRT. O número de mols n é: n � ⇒ n � R � 0,082 atm � L/mol � K T � 35 °C � 308 K p � 1 atm (normal) Logo: V � ⇒ V � ⇒ V � 902 L Resposta: alternativa b. Na situação inicial, o gás se encontra nas seguintes condições: • pressão inicial: p0 � 1 atm • volume inicial: V0 • temperatura inicial: T0 � 0 °C � 273 K • número de mols: n0 1 3 ------ 2 3 ------Vo. p0V0 2 3 ------V0 3 2 ------p0 p1V1 T1 ------------- p2V2 T2 ------------- , p1 T1 ------- p2 T2 ------- 10 300 ----------- 25 T2 -------- p0 T0 VA 2p0 2T0 VB pAVA TA ------------- pBVB TB ------------- p0VA T0 ------------- 2p0VB 2T0 ---------------- VB VA -------- p0 V0 T0 p0 3V0 3T0 p V0 T0 p0 V T0 pconst. Vconst. Tconst. I II III p1V1 T1 ------------- p2V2 T2 ------------- , V0 T0 -------- V2 3T0 ---------- p0 3V0 � 3T0 -------------------- p 3V0 � T0 ------------------ p0 3 ------- p 3V0 � 3T0 ------------------ poV T0 ----------- p0 3 ------- 3V0 � T0 ------------------------ poV T0 ----------- m M -------- 13 103 � 52 -------------------- mols, 13 103 � 52 -------------------- massa do gás massa molar --------------------------------- 1 000 28 --------------- nRT p ------------ 1 000 28 --------------- 0,082 308 � � 1 ------------------------------------------------- 345. 344. 343. 342. 341. 340. 339. 338. 55 Na situação final, o gás mantém constantes a pressão e o volume. O número de mols sofre uma redução de 9%. Assim: • pressão final: p � p0 � 1 atm • volume final: V � V0 • temperatura final: T � ? • número de mols: n � 0,91n0 Na situação inicial, temos: p0V0 � n0R � 273 (I) Na situação final, temos: p0V0 � 0,91nRT (II) Dividindo-se membro a membro as relações (I) e (II), temos: T � 300 K ⇒ T � 27 °C Resposta: alternativa e. Inicialmente temos a transformação isobárica: Estado inicial Estado intermediário Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, temos: � ⇒ � ⇒ T� � 600 K Em seguida, temos a transformação isotérmica: Estado intermediário Estado final Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, temos: � ⇒ � ⇒ p � 8 atm Logo, a temperatura final é T � 600 K e a pressão é p � 8 atm. Resposta: alternativa d. a) Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, pV � nRT, obtemos o nú- mero de mols em cada reservatório, dado por n1 � O número total de mols do sistema é, portanto: n � 2n1 � (I) b) Quando o reservatório 2 é aquecido à temperatura 2T0, sua pressão aumenta e parte das moléculas do gás passa para o reservatório 1, até que as pressões nos dois reservatórios se igualem num valor p. O número total de mols não se al- tera, por isso: n � n1 � n2 ⇒ n � � ⇒ ⇒ n � � (II) De (I) e (II), obtemos o valor da pressão final: p � Sendo o termômetro de mercúrio um recipiente fechado, a quan- tidade de mercúrio em seu interior não varia. As demais alterna- tivas apresentam grandezas que variam com a temperatura. Resposta: alternativa a. A energia interna de um gás perfeito é diretamente proporcio- nal à sua temperatura absoluta. A temperatura inicial do gás é T � 273 K. Quando sua energia interna é duplicada, o mesmo ocorre com sua temperatura, que passa assim a valer Tf � 2T � � 546 K. Resposta: alternativa a. Sendo m � 200 g e �t � 16,5 °C, temos: Q � mc�t ⇒ Q � 200 � 1 � 16,5 ⇒ Q � 3 300 cal Resposta: alternativa c. Temos: Q � 2 000 � 4,2 ⇒ Q � 8 400 J �t � 1min ⇒ �t � 60s Logo: P � ⇒ P � ⇒ P � 140 W Resposta: alternativa a. p0 4 atm� V0 T0 300 K� p� p0� V� 2V0� T� p0V0 T0 ------------- p�V�T� -------------- p0V0 300 ------------- p0 2V0 � T� -------------------- p� p0 4 atm� � V� 2V0� T� 600 K� p V V0� T 600 K� p�V� T� -------------- pV T --------- 4 2V0 � 600 ------------------ pV0 600 ----------- p0V0 RT0 ------------- . 2p0V0 RT0 ---------------- pV0 RT0 ----------- pV0 R(2T0) ----------------- 3 2 ------ pV0 RT0 ----------- 4 3 ------p0. Q �t --------- 8 400 60 --------------- 351. 350. 349. 348. 347. 346.