Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
Problemas Resolvidos de Física
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 8.ED., LTC, RIO DE
JANEIRO, 2008.
FÍSICA 2
CAPÍTULO 19 – A TEORIA CINÉTICA DOS GASES
52. Suponha que 12,0 g de gás oxigênio (O2) são aquecidos de 25,0oC a 125oC a pressão
atmosférica constante. (a) Quantos mols de oxigênio estão presentes? (A massa molar do
oxigênio está na Tabela 19-1.) (b) Quanta energia é transferida para o oxigênio como calor? (As
moléculas giram, mas não oscilam.) (c) Que fração do calor é usada para aumentar a energia
interna do oxigênio?
(Pág. 243)
Solução.
(a) Seja mam a massa da amostra de oxigênio e M sua massa molar. O número de mols de oxigênio
(n) vale:
n


12, 0 103 kg
mam

 0,375 mol
M
32, 0 103 kg/mol


n  0,375 mol
(b) A energia (calor) transferida à pressão constante (Qp) é dada por (1), em que Cp é o calor
específico molar, medido à pressão constante, e T corresponde à variação da temperatura.
(1)
Qp  nC p T
Um gás ideal diatômico que é capaz de girar sem oscilar possui três graus de liberdade translacional
e dois de liberdade rotacional, totalizando 5 graus de liberdade de movimento. Como consequência
do teorema de equipartição de energia de Maxwell, teremos, para esse gás, CV = 5/2 R. Como Cp =
CV + R, Cp = 7/2 R. Substituindo-se esse valor em (1), teremos:
Qp 
7
7
J 

nRT   0,375 mol   8,314
 100 K   1.091, 2125 J
2
2
K.mol 

Qp  1, 09 kJ
(c) Desejamos calcular a fração:
Eint
f 
Qp
(1)
A variação da energia interna (Eint) para qualquer gás ideal é dada por:
Eint  nCV T
Para o gás oxigênio deste problema, Eint vale:
5
J 
5 
Eint  n  R  T   0,375 mol   8,314
 100 K   779, 4375 J
2
K.mol 
2 
Substituindo-se os valores de Qp e Eint em (1):
 779, 4375 J   0, 7142
f 
1.091, 2125 J 
f  0, 714
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Cap. 19 – A Teoria Cinética dos Gases
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Problemas Resolvidos de Física
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Vale lembrar que o restante do calor transferido para o oxigênio (cerca de 312 J) foi usado para
realizar o trabalho de expansão do gás.
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