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Em 2016, o fundador da SpaceX, Elon Musk, revelou sua ambição de criar uma colônia humana em Marte. Naquela época, o empresário esperava que ocorresse uma missão tripulada ao planeta vizinho, logo em 2024. Mais adiante, ele recalculou seus planos para 2026 e, finalmente para 2029, como a data mais próxima para que os humanos consigam ir a Marte. Supondo que um astronauta enche um balão na superfície da Terra (101 kPa) com um volume de 0,003 m3 a uma temperatura de 30°C. E que ele leve esse balão consigo a uma viagem a superfície de Marte com pressão de 600 Pa e se depara com uma temperatura de -123°C.
Com base nos conhecimentos de física termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta corretamente o volume que o balão terá na superfície de Marte, supondo que ele não se rompa.
a) 0,030 m3
b) 0,250 m3
c) 0,500 m3
d) 0,003 m3
e) 0,300 m3
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Desafios Para o Conhecimento

há 5 dias

Respostas

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há 5 dias

Para resolver essa questão, podemos usar a Lei de Boyle, que relaciona pressão e volume de um gás a temperatura constante. No entanto, como a temperatura também muda, precisamos usar a equação geral dos gases ideais, que é: \[ \frac{P_1 \cdot V_1}{T_1} = \frac{P_2 \cdot V_2}{T_2} \] Onde: - \(P_1\) e \(V_1\) são a pressão e o volume na Terra. - \(T_1\) é a temperatura na Terra em Kelvin. - \(P_2\) e \(V_2\) são a pressão e o volume em Marte. - \(T_2\) é a temperatura em Marte em Kelvin. Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin: - \(T_1 = 30°C = 30 + 273 = 303 K\) - \(T_2 = -123°C = -123 + 273 = 150 K\) Agora, substituímos os valores: - \(P_1 = 101 kPa = 101000 Pa\) - \(V_1 = 0,003 m^3\) - \(P_2 = 600 Pa\) Agora, substituindo na equação: \[ \frac{101000 \cdot 0,003}{303} = \frac{600 \cdot V_2}{150} \] Calculando o lado esquerdo: \[ \frac{303}{101000 \cdot 0,003} = \frac{600 \cdot V_2}{150} \] \[ \frac{303}{303} = \frac{600 \cdot V_2}{150} \] Agora, isolando \(V_2\): \[ 1 = \frac{600 \cdot V_2}{150} \] Multiplicando ambos os lados por 150: \[ 150 = 600 \cdot V_2 \] Isolando \(V_2\): \[ V_2 = \frac{150}{600} = 0,25 m^3 \] Portanto, o volume do balão na superfície de Marte será de 0,250 m³. A alternativa correta é: b) 0,250 m³.

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Inicialmente, tem-se um volume de 10 litros de um gás perfeito a 27°C e sob pressão de 6 atm. Esse gás é comprimido isobaricamente até alcançar a metade do volume inicial. Logo após, ele é expandido isotermicamente até estar sob metade da pressão que tinha inicialmente. Qual a temperatura e o volume finais do gás?
a) 13,5°C e 2,5 litros.
b) – 123°C e 10 litros.
c) 150°C e 2,5 litros.
d) 3,6°C e 10 litros.
e) – 214°C e 25 litros.

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