Resolvido: Física II - Termodinâmica e Ondas - 12ª Ed. | Cap 18 Ex 1E
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Física II - Termodinâmica e Ondas - 12ª Ed.

Exercícios resolvidos: Física II - Termodinâmica e Ondas - 12ª Ed.

Hugh Young, Roger Freedman IBSN: 9788588639331

Elaborado por professores e especialistas

Passo 1 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Para resolver esta questão, utilizaremos a equação que relaciona a massa total com o número de moles e a massa molar, e utilizaremos também a equação de estado do gás ideal.

Sabemos que o volume, representado por , é igual a . Porém é necessário colocarmos em .

Se, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), 1 litro equivale a 1 decímetro cúbico, logo, equivalem a .

Passamos então para metro cúbico.

A massa total de hélio, denotado por , que está confinado no tanque, é ().

Sabemos que a temperatura, chamada de , é 18 °C. Porém, no SI, utilizamos a unidade de temperatura Kelvin. Assim, precisamos transformar a unidade de Celsius para Kelvin.

Para chegar até aqui, você já deve ter aprendido essa conversão, então colocaremos apenas o cálculo de transformação.

Então, a temperatura é ().

Sabemos que a massa molar do hélio, chamada de , é igual a . Porém, precisamos transformar para , que é a unidade de medida aceita pelo SI.

Essa transformação também já deve ser conhecida por você. De grama para quilograma são três casas decimais. Como estamos andando da direita para esquerda, o expoente da notação será negativo, ou seja, .

Logo, a massa molar do hélio é ().

Passo 2 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Assim, temos:

Passo 3 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

(a)

Se dividirmos a massa total da substância pela massa molar, vamos obter o número de moles, que é a resposta que queremos encontrar.

O número de moles é denotado pela letra .

Substituindo os valores de cada letra, temos:

Passo 4 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

(b)

O gás hélio e o hidrogênio têm comportamento muito parecido com os gases ideais. Por isso, para o cálculo da pressão, utilizaremos a equação de estado dos gases ideais.

Podemos substituir as letras com seus respectivos valores, que temos no esquema feito anteriormente e calculamos no item (a) também.

Além disso, sabemos que a constante de proporcionalidade vale .

Passo 5 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Agora precisamos calcular o resultado da pressão em atmosferas, ou seja, em atm.

Temos uma relação entre Pascal e atmosfera, em que é igual a .

Fazemos então uma regra de três:

Observe que, para 56,2 moles do gás, a pressão é cerca de 60 vezes maior que 1,00 atm.

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