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Ler em voz alta Futuramente, a engenharia de materiais irá atingir um novo patamar, permitindo a fabricação de supercondutores à temperatura ambiente e dispositivos eletrônicos baseados em nanocircuitos quânticos. Para desenvolver esses materiais, cientistas trabalham com técnicas avançadas de deposição atômica, onde filmes ultrafinos são criados em condições de vácuo extremo para evitar qualquer tipo de contaminação molecular que possa comprometer a estrutura dos dispositivos. Em um laboratório de engenharia nanotecnológica, um cientista precisa calcular quantas moléculas ainda estão presentes por cm³ no melhor vácuo obtido experimentalmente, correspondente a uma pressão de 1,01×10-13 Pa e temperatura de 293 K. Essa informação é fundamental para garantir que a deposição dos átomos ocorra sem interferências e com precisão absoluta. Sabendo que: A equação dos gases ideais é P.V = n.R.T A constante universal dos gases R = 8,314 J/(mol·K) O número de Avogadro é 6,022×1023 moléculas/mol Com base nesses dados, assinale a alternativa correta para o número de moléculas por cm³ nesse vácuo extremo: A 18 moléculas/cm³ B 25 moléculas/cm³ C 38 moléculas/cm³ D 72 moléculas/cm³ E 94 moléculas/cm³ E E D
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Núbia Karina

semana passada

Respostas

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semana passada

Para calcular o número de moléculas por cm³ em um vácuo com pressão de 1,01×10⁻¹³ Pa e temperatura de 293 K, podemos usar a equação dos gases ideais: \[ P \cdot V = n \cdot R \cdot T \] Onde: - \( P \) = pressão (1,01×10⁻¹³ Pa) - \( V \) = volume (1 m³ = 10⁶ cm³, então 1 cm³ = 1×10⁻⁶ m³) - \( n \) = número de mols - \( R \) = constante dos gases (8,314 J/(mol·K)) - \( T \) = temperatura (293 K) Primeiro, vamos rearranjar a equação para encontrar \( n \): \[ n = \frac{P \cdot V}{R \cdot T} \] Substituindo os valores: \[ n = \frac{(1,01 \times 10^{-13} \, \text{Pa}) \cdot (1 \times 10^{-6} \, \text{m}^3)}{(8,314 \, \text{J/(mol·K)}) \cdot (293 \, \text{K})} \] Calculando o denominador: \[ 8,314 \cdot 293 \approx 2437,282 \, \text{J/mol} \] Agora, substituindo: \[ n = \frac{1,01 \times 10^{-19}}{2437,282} \approx 4,14 \times 10^{-23} \, \text{mol} \] Agora, para encontrar o número de moléculas, multiplicamos \( n \) pelo número de Avogadro: \[ N = n \cdot N_A = (4,14 \times 10^{-23} \, \text{mol}) \cdot (6,022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1}) \] Calculando: \[ N \approx 24,94 \, \text{moléculas} \] Como estamos buscando o número de moléculas por cm³, a resposta é aproximadamente 25 moléculas/cm³. Portanto, a alternativa correta é: B) 25 moléculas/cm³.

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