Apostila de Exercícios de Físico Química 5, Teoria Cinética dos Gases, Desvio da Idealidade.
1) Determine o volume ocupado por 300 g de dióxido de enxofre, a 200 °C, sob pressão de 30 bar? Dados
(a=0,678 J.m³/mol², b=5,64x10-5 m³/mol) .
Resp.: 5,48 L.
2) Um mol de um gás está submetido à pressão de 40 bar, a 25 °C. Determinar o volume molar ocupado
pelo gás, utilizando a equação dos gases perfeitos e a equação de van der Waals, nos seguintes casos:
i) o gás é o neônio [a = 0,0213 J.m³ /mol², b = 1,7x10-5 m³/mol];
ii) o gás é o metano [a =0,228 J.m³ /mol², b = 4,3x10-5 m³/mol];
iii) o gás é o amoníaco [a = 0,421 J.m³/mol² e b = 3,7x10-5m³/mol].
Resp.: i) 0,628 L/mol; ii) 0,560 L/mol; iii) 0,375 L/mol.
3) Responda;
I) Como é definido o fator de compressibilidade Z de um gás?
II) Qual o significado físico de Z > 1 e Z < 1? Justifique sua resposta:
4) Um gás a 250 K e 15 atm possui um volume molar 12% menor que o calculado pela lei dos gases ideais.
Calcule o fator de compressibilidade e o volume molar do gás. Avaliando o resultado, responda quais a
natureza das forças dominantes neste gás (atrativas ou repulsivas)?
Dados (O fator de compressibilidade para o metano é dado por: Z = 1 + BP + CP2 + DP3. Se P está em atm, os valores
-3
-3
-6
-6
-9
das constantes B, C e D são os seguintes: T/K 200 1000 B -5,74x10 0,189x10 C 6,86x10 0,275x10 D 18,0x10
-9
0,144x10
5) Repita o exercício 4 considerando que o volume molar do gás é agora 12% maior do que o calculado pela
lei dos gases perfeitos.
6) Determinar o volume molar do CH3OH(g) a uma temperatura de 500 K e 50 atm. Considere que
a = 9,23×106 cm3 atm mol-2 e b = 65,1 cm3mol-1 e R= 82,057 cm³ atm mol-1 K-1.
Resp.: 885,67 cm³/mol
7) Estime as coordenadas críticas de uma gás que tem as seguintes constantes de van der Waals: a = 1,32
L2.atm.mol-2 e b = 4,36 x 10-2 L.mol-1.
Resp.: Vc = 0,131L/mol, pc = 25,7 atm e Tc = 109 K
8) Um gás a 350 K e 12 atm tem volume molar 12 % maior que o calculado pela lei dos gases
ideais.Calcule:
(a) o fator de compressibilidade nestas condições
(b) o volume molar do gás. Quais as forças dominantes nestas condições?
Resp.: 1,12 e 2,68 L/mol
9) A densidade do vapor de água a 1,0 bar e 383 K é 567,8 g/m³. Determine:
a) O volume molar do vapor de água e o fator de compressibilidade Z, a partir destes dados.
b) calcule Z pela equação de van der Waals com a = 5,464 L2.atm.mol-2 e b = 0,0305 L.mol-1.
Resp.: 31,72 L/mol, 0,9963 e 0,9954.
10) O fator de compressibilidade de um gás a 330 K e 20 atm é 0,86. Calcule:
(a) o volume ocupado por 8,2 moles (m=10-3) do gás nessas condições;
(b) o valor aproximado do segundo coeficiente do virial B a 300 K.
Resp.: 8,7 mL e – 0,1483 L/mol.
Reginaldo R. de Aquino
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11) Os cilindros de gás comprimido são cheios, nos casos comuns, até a pressão de 200 bar. Qual seria o
volume molar do oxigênio nesta pressão e a 25 °C considerando; (Dado: a = 1,364 L².atm.mol-2 e b = 3,19x10-2 L.mol-1. )
a) comportamento ideal;
b) de van der Waals? Dado: a = 1,364 L².atm.mol-2 e b = 3,19x10-2 L.mol-1.
Resp.: a) 0,124 b) 0,112 L/mol
12) Um vaso de 2,4 L contém 1,5 mol de H2 e 2,5 moles de N2 a 273,15 K. Calcule:
a) as frações molares de cada componente na mistura;
b) as respectivas pressões parciais e;
c) a pressão total no vaso.
Resp.: a) 0,624 b)2,5atm c) 4,0 atm.
16) Um balão meteorológico tem raio de 1,0 m no nível do mar e a 20 ºC. O raio aumenta para 3,0 m na
altitude máxima de ascensão cuja temperatura reduz para – 20 ºC. Qual a pressão no interior do balão nesta
altitude máxima?
Resp.: 0,032atm.
13) Um vaso de 2,4 L tem inicialmente 2,0 moles de H2 e 1,0 mol de N2, a 273,15 K. Todo o H2 reage com o
N2 suficiente para formar NH3. Calcule as pressões parciais e a pressão total da mistura final.
14) Calcule o volume molar do cloro a 350 K e 2,30 atm com:
a) a equação de gás prefeito;
b) com equação de van der Waals.
c) Compare os resultados a partir do fator de compressibilidade e conclua sobre a natureza das interações
sofridas pelo gás.
15) He está em equilíbrio térmico com hélio líquido a 4,20 K. Determine a velocidade mais provável de um
átomo de hélio no gás, considerando o gás como ideal. A massa de um átomo de hélio é 6,64x10-27 kg.
16) Num cilindro de aço de um extintor de incêndio de capacidade de 5 litros estão contidos 60g de gás CO 2
a 0ºC a velocidade média das partículas de CO2 é igual a 400 m/s. Determine a pressão em atmosfera
indicada no manômetro acoplado ao cilindro do extintor. Admita o CO2 comportar-se como um gás perfeito.
Resp.: 6,4atm p = 6,4 . 105N/m2
17) Um cilindro fechado de capacidade 2 litros contém 15g de gás O2 a 0ºC. Sabe-se que a velocidade
média das partículas do O2 a 0ºC é aproximadamente 460m/s. Determine em atm a pressão exercida pelo
gás nas paredes internas do cilindro.
Resp.: ≅ 5,29 atm
18) Determine a velocidade média quadrática de uma molécula de oxigênio (O ) a 0ºC, sabendo que a
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massa de um próton ou de um neutron corresponde, aproximadamente, a 1,66 . 10-27 Kg.
Resp.: 461m/s
19) Com base na Teoria Cinética dos Gases, é correto afirmar que:
a) a pressão do gás depende somente do número de moléculas por unidade de volume.
b) as moléculas de um gás são consideradas como partículas que podem colidir inelasticamente entre si.
c) moléculas de diferentes gases perfeitos têm, em média, a mesma velocidade a uma mesma temperatura.
d) a temperatura do gás é resultado do maior ou menor número de partículas que o constituem.
e) a temperatura do gás está diretamente relacionada com a energia cinética das moléculas.
Resp.: e)
Reginaldo R. de Aquino
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20) A massa molar M do oxigênio é 0,0320kg/mol. Estando este gás a 300K, determine:
a) velocidade quadrática média das moléculas;
b) a energia cinética das moléculas.
Reginaldo R. de Aquino
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