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A temperatura de um gás é diretamente proporcional à energia cinética média das moléculas que o formam. Um recipiente contém um mol de gás hidrogênio (H2) e um mol gás nitrogênio (N2) à temperatura T. Considerando que a massa do H é 1 UMA e de N é ?, a relação entre o valor quadrático médio da velocidade da molécula de hidrogênio em relação à da molécula de nitrogênio é
(a) 1:16
(b) 4:1
(c) 16:3
(d) 1:4
(e) 1:1
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Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos usar a relação entre a velocidade quadrática média das moléculas de um gás e suas massas molares. A fórmula que relaciona a velocidade quadrática média (\(v_{rms}\)) é: \[ v_{rms} = \sqrt{\frac{3kT}{m}} \] onde \(k\) é a constante de Boltzmann, \(T\) é a temperatura e \(m\) é a massa da molécula. Como a temperatura é a mesma para ambos os gases, podemos comparar as velocidades quadráticas médias das moléculas de hidrogênio (H₂) e nitrogênio (N₂) usando suas massas molares. 1. A massa molar do H₂ (hidrogênio) é \(2 \times 1 = 2\) UMA (já que cada átomo de hidrogênio tem 1 UMA). 2. A massa molar do N₂ (nitrogênio) é \(2 \times 14 = 28\) UMA (já que cada átomo de nitrogênio tem 14 UMA). Agora, a relação entre as velocidades quadráticas médias é dada por: \[ \frac{v_{rms(H_2)}}{v_{rms(N_2)}} = \sqrt{\frac{m_{N_2}}{m_{H_2}}} \] Substituindo as massas: \[ \frac{v_{rms(H_2)}}{v_{rms(N_2)}} = \sqrt{\frac{28}{2}} = \sqrt{14} \] Para simplificar, podemos calcular a relação das velocidades quadráticas médias: \[ \frac{v_{rms(H_2)}}{v_{rms(N_2)}} = \sqrt{14} \approx 3.74 \] Agora, analisando as alternativas, nenhuma delas corresponde exatamente a essa relação. No entanto, se considerarmos a relação de massas e a velocidade, a opção que mais se aproxima da relação de velocidades quadráticas médias é: (b) 4:1 Portanto, a resposta correta é (b) 4:1.

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