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Os balões desempenham papel importante em pesquisas atmosféricas e sempre encantaram os espectadores. Bartolomeu de Gusmão, nascido em Santos em 16...

Os balões desempenham papel importante em pesquisas atmosféricas e sempre encantaram os espectadores. Bartolomeu de Gusmão, nascido em Santos em 1685, é considerado o inventor do aeróstato, balão empregado como aeronave. Em temperatura ambiente, T amb 5 300 K, a densidade do ar atmosférico vale p amb 5 1,26 kg/m3. Quando o ar no interior de um balão é aquecido, sua densidade diminui, sendo que a pressão e o volume permanecem constantes. Com isso, o balão é acelerado para cima à medida que seu peso fica menor que o empuxo.
a) Um balão tripulado possui volume total V 5 3,0 ? 106 litros. Encontre o empuxo que atua no balão.
b) Qual será a temperatura do ar no interior do balão quando sua densidade for reduzida a p quente 5 1,05 kg/m3? Considere que o ar se comporta como um gás ideal e note que o número de moles de ar no interior do balão é proporcional à sua densidade.

Essa pergunta também está no material:

Tópicos de Física 2 - Caderno de Estudos-145-147
3 pág.

Física Colégio ObjetivoColégio Objetivo

Respostas

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a) Para encontrar o empuxo que atua no balão, é necessário utilizar a equação do empuxo, que é dada por E = p * V * g, onde p é a densidade do ar, V é o volume do balão e g é a aceleração da gravidade. Substituindo os valores, temos: E = 1,26 kg/m³ * 3,0 x 10⁶ L * 1 m³/1000 L * 9,8 m/s² E = 37.128 N Portanto, o empuxo que atua no balão é de 37.128 N. b) Para encontrar a temperatura do ar no interior do balão quando sua densidade for reduzida a p quente = 1,05 kg/m³, é necessário utilizar a equação dos gases ideais, que é dada por PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moles, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura absoluta. Como a pressão e o volume permanecem constantes, podemos escrever a equação como: nR = P1V1/T1 = P2V2/T2 Como o número de moles é proporcional à densidade, podemos escrever: n1/n2 = p1/p2 Substituindo os valores, temos: 1,26 kg/m³ / 1,05 kg/m³ = n1/n2 n1/n2 = 1,2 Substituindo na equação dos gases ideais, temos: P1V1/T1 = P2V2/T2 n1R/T1 = n2R/T2 T2 = T1 * n2/n1 T2 = T1 * 1,2 Substituindo os valores, temos: T2 = 300 K * 1,2 T2 = 360 K Portanto, a temperatura do ar no interior do balão quando sua densidade for reduzida a p quente = 1,05 kg/m³ é de 360 K.

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