Suponha que 12.0 de gas oxigenio

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Fund.de Física 2 - 8
a
 Ed. - LTC - 2009. Cap. 19 – A Teoria Cinética dos Gases 
1 
 
 
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 8.ED., LTC, RIO DE 
JANEIRO, 2008. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 19 – A TEORIA CINÉTICA DOS GASES 
 
52. Suponha que 12,0 g de gás oxigênio (O2) são aquecidos de 25,0
o
C a 125
o
C a pressão 
atmosférica constante. (a) Quantos mols de oxigênio estão presentes? (A massa molar do 
oxigênio está na Tabela 19-1.) (b) Quanta energia é transferida para o oxigênio como calor? (As 
moléculas giram, mas não oscilam.) (c) Que fração do calor é usada para aumentar a energia 
interna do oxigênio? 
 (Pág. 243) 
Solução. 
(a) Seja mam a massa da amostra de oxigênio e M sua massa molar. O número de mols de oxigênio 
(n) vale: 
  
 
3
3
12,0 10 kg
0,375 mol
32,0 10 kg/mol
ammn
M



  

 
 
0,375 moln 
 
(b) A energia (calor) transferida à pressão constante (Qp) é dada por (1), em que Cp é o calor 
específico molar, medido à pressão constante, e T corresponde à variação da temperatura. 
 
p pQ nC T 
 (1) 
Um gás ideal diatômico que é capaz de girar sem oscilar possui três graus de liberdade translacional 
e dois de liberdade rotacional, totalizando 5 graus de liberdade de movimento. Como consequência 
do teorema de equipartição de energia de Maxwell, teremos, para esse gás, CV = 5/2 R. Como Cp = 
CV + R, Cp = 7/2 R. Substituindo-se esse valor em (1), teremos: 
 
   
7 7 J
0,375 mol 8,314 100 K 1.091,2125 J
2 2 K.mol
pQ nR T
 
    
 
 
 
1,09 kJpQ 
 
(c) Desejamos calcular a fração: 
 
int
p
E
f
Q


 (1) 
A variação da energia interna (Eint) para qualquer gás ideal é dada por: 
 
int VE nC T  
 
Para o gás oxigênio deste problema, Eint vale: 
 
   int
5 5 J
0,375 mol 8,314 100 K 779,4375 J
2 2 K.mol
E n R T
   
       
   
 
Substituindo-se os valores de Qp e Eint em (1): 
 
 
 
779,4375 J
0,7142
1.091,2125 J
f  
 
 
0,714f 
 
Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Fund.de Física 2 - 8
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 Ed. - LTC - 2009. Cap. 19 – A Teoria Cinética dos Gases 
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Vale lembrar que o restante do calor transferido para o oxigênio (cerca de 312 J) foi usado para 
realizar o trabalho de expansão do gás.