F 228 – Primeiro semestre de 2010 – Lista 8
A Teoria Cinética dos Gases
1) Em sistemas avançados de vácuo, estão sendo alcançadas pressões tão baixas quanto
10-9 Pa. Calcule o número de moléculas em um recipiente de 1 m3 a uma pressão de 10-9
Pa se a temperatura for de 27 °C.
2) 0,1 mol de um gás ideal, com C V = 3R/2, descreve o ciclo representado na figura
abaixo no plano (P, T).
a) Indique P (em atm) e V (em L) associados aos pontos A, B e C no ciclo da figura
abaixo.
b) Calcule W, Q e ΔEint para os processos AB, BC, CA e para o ciclo completo.
3) Uma amostra de 2,0 g de hélio gasoso, inicialmente a 100°C e 1,0 atm, sofre uma
expansão isotérmica até seu volume ser dobrado. Quanto valem
a) a pressão final do gás;
b) o trabalho realizado sobre o mesmo;
c) o calor transferido para ele; e
d) a razão de compressão Vmax/Vmin correspondente?
e) Represente o processo em um diagrama (p, V) usando escalas adequadas para os dois
eixos.
4) a) Quantos átomos de gás hélio enchem um balão de 30 cm de diâmetro a 20 °C e
1 atm?
b) Qual é a energia cinética média dos átomos de hélio?
c) Qual a velocidade média quadrática dos átomos de hélio?
5) Uma amostra de 14 g de gás nitrogênio nas CNTP é comprimido durante um
processo isocórico até uma pressão de 20 atm. Quanto valem
a) a temperatura final do gás;
b) o trabalho realizado sobre o mesmo;
c) o calor transferido para o gás; e
d) a razão de compressão Pmax/Pmin correspondente?
e) Represente o processo em um diagrama (p, V) usando escalas adequadas para os dois
eixos.
6) Em que temperatura a velocidade média dos átomos de hélio iguala (a) a velocidade
de escape da Terra e (b) a velocidade de escape da Lua?
Dica: Rever velocidade de escape no capítulo de Gravitação.
Dados: MTerra=5,98x1024 kg; MLua=7,36x1022 kg; RTerra=6,37x106 m; RLua=1,74x106 m;
MHélio=6,64x10-27 kg.
7) Duas amostras de 0,10 mol de um gás monoatômico sofrem os dois processos
representados na figura abaixo.
a) Durante o processo 1→2, que quantidade de calor é transferida para o gás ou para
fora dele?
b) Durante o processo 2→3, que quantidade de calor é transferida para o gás ou para
fora dele?
c) Qual é a variação total de energia térmica do gás?
8) Dois cilindros contêm 0,10 mol, cada um, de um gás diatômico mantido a 300 K e a
uma pressão de 3,0 atm. O cilindro A sofre uma expansão isotérmica, e o cilindro B,
uma expansão adiabática, até que a pressão do gás em cada um deles seja 1,0 atm.
a) Qual é a temperatura e qual é o volume final do gás em cada recipiente?
b) Represente os dois processos em um único diagrama (p, V). Use uma escala
adequada em cada eixo.
9) Uma amostra de 2 moles de um gás ideal com = 1,4 se expande lentamente e
adiabaticamente da pressão de 5 atm e volume 12 L para um volume final de 30 L.
a) Qual é a pressão final do gás?
b) Quais são as temperaturas inicial e final?
c) Encontre Q, W e ΔEint.
10) A capacidade calorífica de uma amostra de uma substância é o produto da massa da
amostra e do calor específico da substância. Considere 2 moles de um gás ideal
diatômico. Encontre a capacidade calorífica total a volume constante e a pressão
constante:
a) Se as moléculas giram, mas não vibram.
b) Se as moléculas giram e vibram.