ListaCap9 termodinamica

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Lista de Exercícios do Capítulo 9
1) Num experimento 7 moléculas de um gás são escolhidas ao acaso e têm suas velocidades
medidas.
Molécula 1 2 3 4 5 6 7
V(m/s) 900 200 700 500 600 700 800
A) Considerando que toda a informação que você conhece sobre o gás são as medidas da tabela,
calcule a velocidade média e a velocidade média quadrática do sistema.
B) Supondo que o gás seja constituído de átomos de He, qual é a temperatura desse sistema?
2) Sabemos que, quando a velocidade média quadrática de um gás é maior que
aproximadamente 15% da velocidade de escape de um planeta, praticamente todas as moléculas
do gás escapam da atmosfera. A temperatura típica da superfície de Marte é de 00C. É possível
encontrarmos gás hidrogênio (H2) e gás oxigênio (O2) na superfície desse planeta?
Dica: você pode determinar a velocidade de escape via conservação de energia. Lembre-se de
que a velocidade de escape é calculada supondo que o corpo chegará a uma distância infinita
com velocidade nula.
3) Calcule a velocidade média quadrática de um gás de átomos de He a 300K. Em que
temperatura as moléculas do gás oxigênio terão a mesma velocidade vrms?
4) Quantos impactos por segundo acontecem em cada cm2 de uma superfície exposta ao ar a
uma temperatura de 300K? Mar= 29g/mol.
5) Uma caixa cúbica de aresta igual a 1m contém gás oxigênio à T=300K P=1atm. Calcule o
número total de colisões nas paredes da caixa em 1h.
6) Uma caixa de volume igual a 2 litros contém gás oxigênio à T=300K e P=1atm. Há um
furo numa das paredes da caixa que permite fuga das moléculas. Suponha que a pressão externa
á caixa seja desprezível e toda molécula que chega ao furo consegue escapar. O furo tem área
igual a 10-10cm2.
A) Quantas moléculas há na caixa?
B) Quantas moléculas escapam em 1h?
7) Uma caixa de paredes finas e volume V contém N partículas que lentamente escapam por
um furo de área A. Mostre que o tempo necessário para que o número de partículas dentro da
caixa seja reduzido à metade é
Av
Vt 2 .
8) Uma caixa de volume total 2V é dividida em dois compartimentos iguais de volume V.
Iniciamente apenas um dos compartimentos contém N0 moléculas de um gás ideal. É feito um
pequeno furo de área A na parede divisória entre os compartimentos. Mostre que a relação que
descreve a pressão em função do tempo no compartimento da esquerda é dada por:








V
Atv
ePP 40 1
2
rafae
Realce
rafae
Realce
rafae
Realce
rafae
Realce
rafae
Realce
9)Uma molécula consiste de 4 átomos nos vértices de um tetraedro. Qual é o número de
graus de liberdade dessa molécula? Determine cV e ϒ para um gás composto por moléculas
desse tipo.
9) Um gás ideal monoatômico está contido em um cilindro isolante, munido de um êmbolo
móvel isolante. Considerando que o êmbolo move-se quase estaticamente, mostre que
PV5/3=constante. Mostre que ocorre a seguinte relação de proporcionalidade vrms α P1/5.
rafae
Realce