Termodinamica - questoes

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Questões
Conteúdo: Lei de Boyle, Charles e Gay-Lussac; Equação de Estado(Clapeyron), Equação geral dos gases, 1º lei da termodinâmica e 2º lei da termodinâmica e ciclo de Carnot.
1. Um cilindro com êmbolo móvel contém 100mL de CO2 a 1,0 atm. Mantendo a temperatura constante, se quisermos que o volume diminua para 25 mL. Que pressão teremos que aplicar:
2. Um recipiente com capacidade para 100 litros contém um gás à temperatura de 27°C. Este recipiente e aquecido até uma temperatura de 87°C, mantendo-se constante a pressão. O volume ocupado pelo gás a 87°C será igual a:
3. Um mergulhador, em um lago, solta uma bolha de ar de volume Vo a 5,0 m de profundidade. A bolha sobe até a superfície, onde a pressão é a pressão atmosférica. Considere que a temperatura da bolha permanece constante e que a pressão aumenta cerca de 1,0 atm a cada 10 m de profundidade. Nesse caso, Qual o valor do volume da bolha na superfície em função de Vo:
4. Uma determinada massa gasosa está confinada em um recipiente de volume igual a 6L, a uma pressão de 2,5 atm e sob temperatura de 27 ºC. Quando a pressão cair para 0,5 atm, e o volume diminuir para 5L, qual será o valor da nova temperatura em Kelvin? 
5. Vinte litros de O2(g) foram medidos a 27 ºC e 70 mmHg de pressão. Qual será o novo volume do gás, em litros, a 87 ºC e 600 mmHg? 
6. A que pressão, em atm, a que está submetido 19g de flúor (F2(g)) a 27 ºC em um recipiente de 1,64 L? 
7. Determine o volume em litros de 0,2 mol de gás nitrogênio, mantido em um cilindro de êmbolo móvel, a 27 ºC e 2 atm. 
8. 5g de um gás ocupam um volume de 8,2 L quando a temperatura é de 227 ºC e a pressão de 1 atm. Qual a massa molecular desse gás? 
9. Uma bolha de ar forma-se no fundo de um lago, em que a pressão é de 2,2 atm. A essa pressão, a bolha tem volume de 3,6 cm³. Que volume, em cm³, terá essa bolha quando subir à superfície, na qual a pressão atmosférica é de 684 mmHg, admitindo-se que a massa de gás contida no interior da bolha e a temperatura permanecem constantes?
10. O gráfico ilustra a isoterma de uma certa quantidade de gás que é levado do estado A para o estado C. 
Determine: 
a) o volume do gás no estado B; 
b) a pressão do gás no estado C. 
11. A figura mostra uma bomba de encher pneu de bicicleta. Quando o êmbolo está todo puxado, a uma distância de 30 cm da base, a pressão dentro da bomba é igual à pressão atmosférica normal. A área da secção transversal do pistão da bomba é 24 cm. Um ciclista quer encher ainda mais o pneu da bicicleta que tem volume de 2,4 litros e já está com uma pressão interna de 3 atm. Ele empurra o êmbolo da bomba até o final de seu curso. Suponha que o volume do pneu permaneça constante, que o processo possa ser considerado isotérmico e que o volume do tubo que liga a bomba ao pneu seja desprezível. Quanto será a pressão final do pneu? Dê o valor aproximado em atm.
12. Um gás ideal monoatômico percorre o ciclo termodinâmico abc ilustrado na figura abaixo.
Sabendo-se que a temperatura do gás no ponto a é Ta = 200 K e que a constante universal dos gases, R, é igual a 8,3 J/mol K, calcule:
a) a quantidade de matéria (em mol) do gás.
b) a temperatura do gás no ponto b.
c) a quantidade de calor fornecida ao gás durante o ciclo.
13. O diagrama volume 3 temperatura absoluta representado a seguir mostra um processo isobárico ocorrido com uma amostra de gás monoatômico, cujo comportamento pode ser considerado igual ao de um gás ideal.
A pressão é mantida constante em 1,0·106 N/m². A constante universal dos gases ideais vale, aproximadamente, 8,3 J/mol K. 
Sendo assim, determine:
a) O número de mols do gás.
b) O trabalho realizado pelo gás no processo AB.
c) A variação de energia interna do gás no processo AB.
14. Um sistema termodinâmico constituído de certa massa de gás perfeito recebe calor de uma fonte térmica, num total de 8 500 J. Em consequência, o gás se expande, sofrendo a transformação AB representada no diagrama pressão (p) 3 volume (V) a seguir:
A respeito da transformação AB, responda:
a) Qual é o trabalho do sistema? É trabalho realizado ou recebido? Justifique.
b) Qual é a variação de energia interna? A energia interna aumentou ou diminuiu? Justifique.
15. Uma determinada amostra de gás monoatômico, que se comporta como um gás ideal, desenvolve sucessivas transformações retornando à sua situação inicial, percorrendo o ciclo termodinâmico representado no diagrama a seguir. 
Sabendo-se que o volume inicial do gás era 1,0 m³, determinar:
a) Quais as transformações AB, BC, CD e DA.
b) Qual trabalho realizado ao completar um ciclo.
c) Esboce o gráfico pressão x volume.
16. Um balão de festas, de volume V0, contém em seu interior N0 moléculas de um gás considerado ideal (ver figura). Nessa situação, o gás do balão encontra-se sob pressão p0. O balão é, então, enchido ainda mais, tendo o número de moléculas de gás em seu interior dobrado, e o seu volume multiplicado por um fator de 1,5. Considerando que nesse processo a temperatura do gás não se altera, qual a sua pressão final?
17. A transformação cíclica representada no diagrama a seguir mostra o que ocorreu com uma massa de gás perfeito.
Qual o trabalho realizado por esse gás em cada ciclo? Dê a resposta em joules.
18. A figura mostra, em corte, um cilindro de paredes adiabáticas (não há troca de calor), provido de um êmbolo superior móvel. No interior do cilindro, encontram-se n mols de um gás ideal. A pressão atmosférica Pa local é de 1 atm e a pressão dos pesos sobre o êmbolo móvel é de 5 atm. A área da base do cilindro e do êmbolo móvel é de 5·10-3 m². Na condição de equilíbrio mostrada, h = 16 cm e a temperatura do gás é 300 K.
Considerando 1 atm = 1,0·105 N/m² e R = 8 J/mol K, calcule:
a) o número de mols (n) contido no cilindro;
b) a força em newtons que o gás realiza sobre o êmbolo móvel.
Em seguida, a temperatura do gás é elevada para 420 K, mantendo-se a pressão constante. Calcule:
c) o deslocamento Δh (cm) do êmbolo móvel;
d) o trabalho realizado pelo gás, em joules.
19. Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios de calor retirando em um ciclo de operação 1000 J de calor da fonte quente e transferindo 500 J de calor para a fonte fria. Se em 10 segundos a máquina térmica realiza 40 ciclos, Qual o valor da potência dessa máquina?
20. Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 500K e 300K, recebendo 2 000J de calor da fonte quente. Qual o calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules?
21. Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa temperatura está a 7,0°C apresenta um rendimentode30%. De Quanto deverá ser a variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%?
22. Tem-se uma máquina térmica frigorífica que realiza, durante um ciclo completo, um trabalho de 4. 104J e cede, à fonte fria, 12. 104J. Com essas informações, calcule a eficiência da máquina térmica.