Gases – Aprofundamento
Prof. Vogt
1. Um recipiente contém certa massa de gás ideal que, à temperatura de
27°C, ocupa um volume de 15L. Ao sofrer uma transformação isobárica, o
volume ocupado pela massa gasosa passa a ser de 20L. Nessas condições,
qual foi a variação de temperatura sofrida pelo gás?
7. Um cilindro metálico de paredes indeformáveis contém gás ideal a
–23 °C. Quando aquecemos lentamente o sistema até 127°C, uma válvula
deixa escapar gás, a fim de manter a pressão interna constante, durante todo
o processo. Determine a fração do gás inicial que escapa.
2. (PUC) Um certo gás, cuja massa vale 140g, ocupa um volume de 41 litros,
sob pressão de 2,9 atmosferas à temperatura de 17°C. O número de
Avogadro vale 6,02⋅1023 e a constante universal dos gases perfeitos é R =
0,082 atm⋅L/mol K. Nessas condições, qual o número de moléculas contidas
no gás?
8. (ITA) Uma bolha de ar de volume 20,0 mm3, aderente à parede de um
tanque de água a 70 cm de profundidade, solta-se e começa a subir.
Supondo que a tensão superficial da bolha é desprezível e que a pressão
atmosférica é de 1⋅105 Pa, logo que alcança a superfície seu volume é
aproximadamente: Dados: g = 10 m/s2; densidade da água = 1,0⋅103 kg/m3.
a) 19,2 mm3
b) 20,1 mm3
c) 20,4 mm3
d) 21,4 mm3
e) 34,1 mm3.
3. (UNIRIO) Um cilindro de capacidade igual a 60 L está cheio de oxigênio
sob pressão de 9,2 atm, à temperatura de 27°C. Abre-se a válvula. Qual a
massa de gás que escapa? Admite-se que a temperatura permaneça
constante e a pressão externa seja normal. Para o oxigênio, M = 32 g; R =
0,082 atm L/mol K.
4. (FUVEST) O cilindro da figura a seguir é fechado por um êmbolo que
pode deslizar sem atrito e está preenchido por certa quantidade de gás que
pode ser considerado como ideal. À temperatura de 30°C, a altura h na qual
o êmbolo se encontra em equilíbrio vale 20 cm (ver figura; h se refere à
superfície inferior do êmbolo). Se mantidas as demais características do
sistema e a temperatura passar a ser 60°C, o valor de h variará em
aproximadamente:
a) 5%
b) 10%
c) 20%
d) 50%
e) 100%
5. (FUVEST) Um botijão de gás de cozinha contém 13 kg de gás liquefeito, à
alta pressão. Um mol desse gás tem massa de, aproximadamente, 52 g. Se
todo o conteúdo do botijão fosse utilizado para encher um balão, à pressão
atmosférica e à temperatura de 300 K, o volume final do balão seria
aproximadamente de:
a) 13 m3
b) 6,2 m3
c) 3,1 m3
d) 0,98 m3
e) 0,27 m3
9. (UFF) Um gás ideal estava confinado à mesma temperatura em dois
recipientes, 1 e 2, ligados por uma válvula inicialmente fechada. Os volumes
dos recipientes 1 e 2 são 4,0L e 6,0L, respectivamente. A pressão inicial no
recipiente 1 era de 4,8 atm.
Abriu-se a válvula e os conteúdos dos recipientes atingiram um estado final
de equilíbrio à pressão de 2,4 atm e à mesma temperatura inicial. A
porcentagem total de mols de gás que ocupava o recipiente 1 antes da
abertura da válvula era:
a) 60%
b) 80%
c) 50%
d) 40%
e) 20%
10. Um cilindro de 20 cm2 de seção reta contém um gás ideal, comprimido
em seu interior por um pistão móvel, de massa desprezível e sem atrito. O
pistão repousa a uma altura h0 = 1,0 m. A base do cilindro está em contato
com um forno, de forma que a temperatura do gás permanece constante.
Bolinhas de chumbo são lentamente depositadas sobre o pistão até que ele
atinja a altura h = 80 cm.
6. Na figura a seguir, os compartimentos A e B são separados por um
êmbolo de peso P = 60 kgf e área S = 12 cm2, que pode deslizar sem atrito.
No compartimento B, são colocados 5,0 mols de um gás perfeito a uma
temperatura de 27 °C. O volume ocupado por esse gás, em litros, vale:
Dados: R = 0,082 atm⋅L/mol K; 1 kgf/cm2 aproximadamente 1 atm.
a) 8,4
b) 12,6
c) 18,4
d) 22,8
e) 24,6
Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm. (1 atm = 1,0⋅105 N/m2)
A massa do chumbo que foi depositada sobre o pistão vale:
a) 0,50 kg
b) 1,0 kg
c) 2,0 kg
d) 5,0 kg
e) 50,5 kg
11. A válvula reguladora de pressão em uma panela de pressão tem massa
igual a 60 g e está apoiada sobre um orifício de diâmetro
2,8 mm na tampa da panela, vedando perfeitamente a comunicação do
exterior com o interior. Sendo a aceleração da gravidade 10 m/s2, a mínima
variação de pressão no interior da panela, que fará com que a válvula
permita o escape de vapor do interior da panela, é, aproximadamente, em
Pa: Dado: π = 3
Gabarito
a) 0,8⋅105
b) 0,9⋅105
c) 1,0⋅105
d) 1,2⋅105
e) 1,8⋅105
1.
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12. Colocam-se 3 litros de água numa panela de pressão de 5 litros (volume
total). O orifício de escape de vapor da panela tem diâmetro 2,83 mm e o
“pesinho” para regular pressão tem massa 126 g. A pressão atmosférica é a
normal (1 atm) e R = 0,082atm⋅L/mol.K.
a) Calcular a pressão total na panela em regime normal de funcionamento.
b) Se a temperatura da água no regime normal é 127ºC, calcular
aproximadamente a massa de gás (vapor d’água) na panela. Despreze a
dilatação da panela e da água, bem como a diminuição de volume da água
devido a vaporização.
13. (VUNESP) Um tanque rígido, cujo volume é 10m3, contém ar à pressão
atmosférica. Supondo que a temperatura permaneça constante, quantos
metros cúbicos de ar, à pressão atmosférica, deverão ser bombeados para
dentro do tanque de modo que a pressão interna se torne dez vezes a
pressão atmosférica?
14. Um pequeno refrigerador para estocar vacinas está inicialmente
desconectado da rede elétrica e o ar em seu interior encontra-se a uma
temperatura de 27ºC e pressão de 1atm. O refrigerador é ligado até atingir a
temperatura
adequada
para
refrigeração
que
é
igual
–18ºC. Considerando o ar como gás ideal, determine a força mínima
necessária, em N, para abrir a porta nesta situação, admitindo que suas
dimensões sejam de 10 cm de altura por 20 cm comprimento.
15. Um tubo capilar de comprimento 5a é fechado em ambas as
extremidades. Ele contém ar seco que preenche o espaço no tubo não
ocupado por uma coluna de mercúrio de massa específica ρ e comprimento
a. Quando o tubo está na posição horizontal, as colunas de ar seco medem
2a cada. Levando-se lentamente o tubo à posição vertical, as colunas de ar
têm comprimentos a e 3a. Nessas condições, a pressão no tubo capilar,
quando em posição horizontal, é:
A. ( ) 3 g ρ a/4
C. ( ) 2 g ρ a/3
E. ( ) 4 g ρ a/5
B. ( ) 2 g ρ a/5
D. ( ) 4 g ρ a/3
16.
Certa massa de um gás ideal se encontra a uma pressão Po, um
volume Vo e a uma temperatura absoluta To. O gás sofre a seguinte
sequência de transformações:
I. o volume triplica à pressão constante
II. a pressão se reduz a metade à volume constante;
III. a pressão retorna para a pressão Po à temperatura constante.
Calcule a temperatura, o volume e a pressão de cada estado e represente
essas as transformações nos diagramas PxV, PxT e VxT.
2
100ºC
3,0⋅1024 moléculas
640g
B
B
E
escapa 37,5% da massa inicial.
D
B
D
C
a) ~3atm b) ~3,3g
90m3
150N
A
Gráficos a seguir: