Lista 4 Gases e Calorimetria

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Lista de Exercícios de Física II: Gases e Calorimetria 
 
 
 
Teoria Cinética dos Gases 
1) Um recipiente de 10,0 L contém gás à 
temperatura de 0,00 oC e à pressão de 4,00 
atm. Quantos mols de gás há no recipiente? 
Quantas moléculas? 
Resp. 1,79 mol; 1,08 x 1024 moléculas 
2) Uma motorista enche os pneus do carro 
até uma pressão manométrica de 180 kPa 
em um dia em que a temperatura é de – 8,0 
oC. Quando ela chega ao destino a pressão 
dos pneus aumentou para 245 kPa. Qual é 
a temperatura dos pneus supondo: 
 
a) Que os pneus não se expandiram; 
b) Que os pneus se expandiram de modo 
que o volume do ar neles contido 
aumentou em 7 por cento? 
(obs: pressão manométrica = Pponto – 
Patm) 
Resp. 53 0C, 76 0C. 
 
3) Uma sala tem 6,0 m por 5,0 m por 3,0 m. 
a) Se a pressão do ar na sala é 1,0 atm e a 
temperatura é 300 K, determine o 
número de mols de ar na sala. 
b) Se a temperatura aumenta de 5,0 K e a 
pressão permanece constante, 
quantos moles de ar deixam a sala? 
Resp. 3,7 x 103 mol; 60 mol 
 
4) Um recipiente fechado, com um volume de 
6,00 L, contém 10,0 g de hélio líquido a 
25,0 K e ar suficiente para preencher o 
resto de seu volume a uma pressão de 1,00 
atm. O hélio, então, evapora e o recipiente 
tem sua temperatura elevada para a 
temperatura ambiente (293 K). Qual é a 
pressão final dentro do recipiente? 
Dados: MHe = 4.003 g/mol 
 Mar = 28.81 g/mol 
 ρar = 1.293 kg/m³ 
 Resp. 11,1 atm 
 
5) No dia de seu casamento, seu esposo lhe dá 
uma aliança de ouro de massa 3,80 g. 
Cinquenta anos depois a sua massa é 3,35 
g. Em média, quantos átomos escaparam 
do anel durante cada segundo do seu 
casamento? A massa molar do ouro é 197 
g/mol. 
Resp. 8,72 átomos/s. 
 
6) O recipiente da figura A da figura ao lado 
contém um gás ideal à pressão de 5,0 x 105 
Pa e à temperatura de 300 K. Ele está 
ligado por um tubo fino (e uma válvula 
fechada) a um recipiente B, cujo volume é 
quatro vezes maior que o de A. o recipiente 
B contém o mesmo gás ideal à pressão de 
1,0 x 105 Pa e à temperatura de 400 K. A 
válvula é aberta para que as pressões se 
igualem, mas a temperatura de cada 
recipiente é mantida. Qual é a nova 
pressão nos dois recipientes? 
 
 
 
 
 
 
 Resp. 2,0 x 105 Pa 
 
Calorimetria – Mudanças de Fase 
7) Você projetou uma casa solar que contem 
1,00 x 105 kg de concreto (calor específico 
= 1,00 kJ/kg.K). Quanto calor é liberado 
pelo concreto à noite, quando ele esfria de 
25,0 0C para 20,0 0C? 
Resp. 500 kJ 
8) Quanto calor deve ser absorvido por 60,0 
g de gelo a – 10,0 0C para transformá-lo em 
60,0 g de água líquida a 40,0 0C? 
Resp. 31,3 kJ 
9) Uma peça de alumínio de 50,0 g é resfriada 
de 20 0C para – 196 0C, quando colocada 
em um grande recipiente com nitrogênio 
líquido a esta temperatura. Quanto 
nitrogênio evapora? Dados: cAl = 0,900 
kJ/kg.K; Ln = 199 kJ/kg 
Resp. 48,8 g 
 
10) Durante o verão, na fazenda de cavalos de 
seu tio, você passa uma semana auxiliando 
o ferreiro. Você observa a maneira como 
ele resfria uma ferradura depois de 
configurar a peça, quente e maleável, na 
 Lista de Exercícios de Física II: Gases e Calorimetria 
 
 
forma e no tamanho corretos. Suponha 
que 750 g de ferro para uma ferradura 
tenham sido retirados do fogo, 
configurados e, a uma temperatura de 650 
0C, mergulhados em um balde de 25,0 L 
com água a 10,0 0C. Qual é a temperatura 
final da água, depois de atingido o 
equilíbrio térmico com a ferradura? 
Despreze qualquer aquecimento do balde 
e suponha o calor específico do ferro igual 
a 460 J/(kg.K). 
Resp. 12,1 0C 
 
11) O calor específico de um determinado 
metal pode ser determinado medindo-se a 
variação de temperatura que ocorre 
quando um pedaço do metal é aquecido e 
colocado em um recipiente isolado feito do 
mesmo material e contendo água. Seja um 
pedaço deste metal com 100 g de massa, 
inicialmente a 100 0C. O recipiente tem 
200 g de massa e contém 500 g de água a 
uma temperatura inicial de 20,0 0C. a 
temperatura final é 21,4 0C. Qual é o calor 
específico do metal? 
Resp. 0,39 kJ/(kg.K) 
12) Um pedaço de gelo de 200 g, a 0 0C, é 
colocado em 500 g de água a 20 0C. Este 
sistema está em um recipiente com 
capacidade térmica desprezível e isolado 
da vizinhança. 
a) Qual é a temperatura final de 
equilíbrio térmico? 
b) Quanto de gelo se derrete? 
Resp. 00C; 125 g. 
 
13) Um recipiente bem isolado, com 
capacidade térmica desprezível, contém 
150 g de gelo a 0 0C. 
a) Se 20 g de vapor d’água a 100 0C são 
inseridos no recipiente, qual é a 
temperatura final de equilíbrio 
térmico? 
b) Sobra algum gelo, após o sistema ter 
atingido o equilíbrio térmico? 
Resp. 4,9 0C 
14) Um calorímetro de alumínio, de 200 g, 
contém, 600 g de água a 20,0 0C. Um 
pedaço de gelo de 100 g, a – 20,0 0C, é 
colocado no calorímetro. 
a) Determine a temperatura final do 
sistema admitindo não haver trocas de 
calor como meio externo; 
b) Um pedaço de 200 g de gelo é 
adicionado a – 20,0 0C. Quanto de gelo 
permanece no sistema depois de 
atingido o equilíbrio? 
Dados: Lf = 333 kJ/kg.K; cal = 0,900 
kJ/kg.K 
Resp. 5,26 0C; 200 g 
15) Um calorímetro de alumínio, de 200 g, 
contém 500 g de água a 20,0 0C. Um 
pedaço de alumínio de 300 g é 
aquecido a 100,0 0C e, então, colocado 
no calorímetro. Determine a 
temperatura final do sistema, supondo 
que não haja trocas de calor para o 
ambiente. 
Resp. 28,5 0C