Um cilindro indeformável contém uma mistura de gás hélio e gás hidrogênio a temperatura T0 e pressão P0. Se a temperatura fosse dobrada para T = 2 ...

Podemos utilizar a equação dos gases ideais para resolver esse problema. A equação é dada por PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura absoluta. Inicialmente, podemos escrever a equação para a mistura de gases no cilindro: P0V = (n1 + n2)RT0 onde n1 é o número de mols de hélio e n2 é o número de mols de hidrogênio. Quando a temperatura é dobrada, a equação se torna: 2P0V = (n1 + n2)R(2T0) No entanto, como o hidrogênio é 100% dissociado em H, temos que n2 = m/2, onde m é a massa de hidrogênio. Além disso, podemos escrever a massa de hélio em termos do número de mols de hélio (n1) e da massa molar do hélio (M1): m1 = n1M1 Substituindo n2 e m1 na equação acima, temos: 2P0V = (n1 + m/2)R(2T0) Podemos reescrever a equação acima em termos da massa total de gás (m1 + m): 2P0V = (m1/M1 + m/2M2)R(2T0) onde M2 é a massa molar do hidrogênio. Finalmente, podemos isolar a massa de hélio (m1) na equação acima: m1 = 2M1P0V - mM1M2/(4R(T0)^2) Portanto, a massa de gás hélio é dada por m1 = 2M1P0V - mM1M2/(4R(T0)^2).