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  • EXERCÍCIOS DE FÍSICA - Professor Fabio Teixeira GASES1. (Unifesp 2006) A figura reproduz o esquema da d) 60% e) 75%montagem feita por Robert Boyle para estabelecer a leidos gases para transformações isotérmicas. Boyle Obs: Considere que a temperatura permanece constante e o CO‚, nessas condições, comporta-se como um gás perfeitocolocou no tubo uma certa quantidade de mercúrio, até 1 atm = 10¦ N/m£aprisionar um determinado volume de ar no ramo fechado,e igualou os níveis dos dois ramos. Em seguida, passou aacrescentar mais mercúrio no ramo aberto e a medir, no 5. (Ufpe 2005) Uma panela de pressão com volume internooutro ramo, o volume do ar aprisionado (em unidadesarbitrárias) e a correspondente pressão pelo desnível da de 3,0 litros e contendo 1,0 litro de água é levada aocoluna de mercúrio, em polegadas de mercúrio. Na tabela, fogo. No equilíbrio térmico, a quantidade de vapor deestão alguns dos dados por ele obtidos, de acordo com a água que preenche o espaço restante é de 0,2 mol. Asua publicação "New Experiments Physico-Mechanicall, válvula de segurança da panela vem ajustada para que a pressão interna não ultrapasse 4,1 atm. Considerando oTouching the Spring of Air, and its Effects", de 1662. vapor de água como um gás ideal e desprezando o pequeno (http://chemed.chem.purdue.edu/gench volume de água que se transformou em vapor, calcule am/history/) temperatura, em 10£ K, atingida dentro da panela.a) Todos os resultados obtidos por Boyle, com umapequena aproximação, confirmaram a sua lei. Queresultados foram esses? Justifique. a) 4,0 b) 4,2 c) 4,5 d) 4,7 e) 5,0b) De acordo com os dados da tabela, qual a pressão, empascal, do ar aprisionado no tubo para o volume de 24unidades arbitrárias? 6. (Fuvest 2004) Um cilindro de Oxigênio hospitalar (O‚),Utilize para este cálculo: de 60 litros, contém, inicialmente, gás a uma pressão de 100 atm e temperatura de 300 K. Quando é utilizadopressão atmosférica p³ = 1,0 × 10¦ pascal; para a respiração de pacientes, o gás passa por umdensidade do mercúrio d(Hg) = 14 × 10¤ kg/m¤; redutor de pressão, regulado para fornecer Oxigênio a 3 atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor deg = 10 m/s£. fluxo, que indica, para essas condições, o consumo de Oxigênio em litros/minuto.2. (Ufsc 2007) Uma amostra de dois moles de um gás ideal Assim, determine:sofre uma transformação ao passar de um estado i para a) O número N³ de mols de O‚, presentes inicialmente noum estado f, conforme o gráfico a seguir: cilindro. b) O número n de mols de O‚, consumidos em 30 minutos de uso, com o medidor de fluxo indicando 5 litros/minuto. c) O intervalo de tempo t, em horas, de utilização do O‚, mantido o fluxo de 5 litros/minuto, até que a pressão interna no cilindro fique reduzida a 40 atm. NOTE E ADOTE: Considere o O‚ como gás ideal. Suponha a temperatura constante e igual a 300 K. A constante dos gases ideais R ¸ 8 x 10£ litros.atm/K. 7. (Puccamp 2002) Um recipiente rígido contém gás perfeito sob pressão de 3 atm. Sem deixar variar a temperatura, são retirados 4 mols do gás, fazendo com que a pressão se reduza a 1 atm. O número de mols existente inicialmente no recipiente era a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 16 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO (Uerj 2007) Aceleração da gravidade = 10 m/s£ Calor específico do ar = 1,0 × 10¤ J/kgK Constante da gravitação universal = 6,7 × 10¢¢ Nm£/kg£Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). Densidade do ar = 1,25 gk/m¤ Índice de refração da água = 1,33 ¸ 4/3(01) A transformação representada no gráfico ocorre Índice de refração do ar = 1sem que nenhum trabalho seja realizado.(02) Sendo de 100 Joules a variação da energia interna Massa do Sol = 2,0 × 10¤¡ kgdo gás do estado i até f, então o calor que fluiu na Raio médio da órbita do Sol = 3,0 × 10£¡mtransformação foi de 1380 Joules. 1 ano = 3,14 × 10¨ s(04) Certamente o processo ocorreu de forma isotérmica,pois a pressão e o volume variaram, mas o número de 1 rad = 57°moles permaneceu constante. sen 48,75°= 0,75(08) A primeira lei da Termodinâmica nos assegura que o ™ = 3,14processo ocorreu com fluxo de calor.(16) Analisando o gráfico, conclui-se que o processo é 8. Um gás, inicialmente à temperatura de 16 °C, volume V³adiabático. e pressão P³, sofre uma descompressão e, em seguida, é aquecido até alcançar uma determinada temperatura3. (Ufg 2006) Uma caixa térmica rígida e hermeticamente final T, volume V e pressão P.fechada contém um mol de ar a 27°C e 1 atm. Se 100 g de Considerando que V e P sofreram um aumento de cerca demercúrio a 327°C forem injetados na caixa, calcule a 10% em relação a seus valores iniciais, determine, empressão e a temperatura do ar após o equilíbrio térmico graus Celsius, o valor de T.ter sido atingido. Despreze a capacidade térmica da caixae a variação de volume do ar com a injeção do mercúrio.Dados: calor molar do ar a volume constante = 21 J/mol 9. (Ufrj 2007) Um recipiente de volume interno totalK; calor específico do mercúrio líquido = 0,14 J/g K. igual a V³ está dividido em dois compartimentos estanques por meio de uma parede fina que pode se mover sem atrito4. (Fuvest 2006) Um extintor de incêndio cilíndrico, na direção horizontal, como indica a figura a seguir.contendo CO‚, possui um medidor de pressão interna que, A parede é diatérmica, isto é, permeável ao calor. Oinicialmente, indica 200 atm. Com o tempo, parte do gás compartimento da direita contém dois moles de um gásescapa, o extintor perde pressão e precisa ser ideal, enquanto o da esquerda contém um mol de um outrorecarregado. Quando a pressão interna for igual a 160 gás, também ideal.atm, a porcentagem da massa inicial de gás que teráescapado corresponderá a:a) 10% b) 20% c) 40%
  • 14. (Ufmg 2005) Gabriela segura umbalão comgás hélio durante uma viagem do Rio de Janeiro até o pico das Agulhas Negras. No Rio de Janeiro, o volume do balão era V³, e o gás estava à pressão p³ e temperatura T³, medida emKelvin. Ao chegar ao pico, porém, Gabriela observa que o volume do balão passa ser 6/5V³ e a temperatura do gás, 9/10T³. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, no pico das Agulhas Negras, a pressão do gás, no interior do balão, é a) p³. b) 3/4 p³. c) 9/10 p³. d) 5/6 p³. 15. (Unifesp 2003) Você já deve ter notado comoé difícil abrir a porta de um "freezer" logo após tê- la fechado, sendo necessário aguardar alguns segundos para abri-la novamente. Considere um "freezer" vertical cuja porta tenha 0,60m de largura por 1,0m de altura, volumeSabendoque os gases estão emequilíbrio térmico entre si e interno de 150L e queque a temperatura externa seja de esteja a uma temperatura internaque a parede se encontra emrepouso, calcule o volume de de -18°C,pressão, 1,0×10¦N/m£. 27°C e a num dia emcada gás emfunção de V³.10. (Fgv 2006) Na Coréia do Sul, a caça submarina é a) Combase em conceitos físicos, explique a razão de seruma profissão feminina por tradição. As Haenyeos são difícil abrir que é necessário aguardar alguns instantes a porta do "freezer" logo após tê- la"mulheres-peixe" que ganham dinheiro mergulhando atrás fechado e por abri-la novamente.de frutos do mar e crustáceos. O trabalho é realizado para conseguircom equipamentos precários o que não impede a enormeresistência dessas senhoras que conseguemsubmergir por b) Suponha que você tenha aberto a porta do "freezer"dois minutos e descer até 20 metros abaixo da superfície. por tempo suficiente para que todo o ar frio do seu ("Revista dos Curiosos", 2003) interior fosse substituído por ar a 27°C e que, fechando a porta do "freezer", quisesse abri-la novamente logo em seguida. Considere que, nesse curtíssimo intervalo deSupondo que o ar contido nos pulmões de uma dessas tempo, atingido -3°C. Determinear no interior do freezer a temperatura média domergulhadoras não sofresse variação significativa de tenha a intensidade da forçatemperatura e se comportasse como um gás ideal, e resultante sobre a porta do "freezer".levando em conta que a pressão exercida por uma colunade água de 10m de altura equivale aproximadamente a 16. (Uel 2000) Uma bolha de ar é formada junto ao1atm, a relação entre o volume do ar contido nos fundo de umlago, a 5,0m de profundidade, escapa e sobe àpulmões, durante um desses mergulhos de 20m de superfície. São dados:profundidade, e o volume que essear ocuparia ao nível domar, se a estrutura óssea e muscular do tórax não pressão atmosférica = 1,0 . 10¦ N/m£ eoferecesse resistência, corresponderia, aproximadamente, densidadeda água = 1,0 . 10¤ kg/m¤.a Considerando constante a temperatura da água, pode-seDado: pressão na superfície da água = 1atm concluir que o volumeda bolha, na subida, a) permaneceo mesmo.a) 0,3. b) 0,5. c) 0,6. d) 1,0. e) 1,5. b) aumenta 5% c) aumenta 10% d) aumenta 20% e) aumenta 50%11. (Puc-rio 2005) Um gás ideal possui um volume de 100 17. (Fuvest 2000) Um bujão de gás de cozinha contémlitros e está a uma temperatura de 27 °C e a uma pressão 13kg de gás liquefeito, à alta pressão. Um mol desse gásigual a 1 atm (101000 Pa). Este gás é comprimido a tem massa de, aproximadamente, 52g. Se todo o conteúdotemperatura constante até atingir o volumede 50 litros. do bujão fosse utilizado para encher umbalão, à pressãoa) Calcule a pressão do gás quando atingir o volume de atmosférica e à temperatura de 300K, o volume final do50 litros. balão seria aproximadamente de: Constante dosgases RO gás é em seguida aquecido a volume constante até R = 8,3 J/(mol.K) ouatingir a temperatura de 627 °C. R = 0,082 atm.Ø / (mol.K)b) Calcule a pressão do gás nesta temperatura. P(atmosférica) = 1atm ¸ 1×10¦Pa (1Pa = 1N/m£)12. (Ufu 2005) Considere as informações a seguir:: 1m¤= 1000Ø20 g de umgás ideal contido emumrecipiente de 15 litros é a) 0,98 m¤6,2 m¤ 0,27 m¤ 3,1 m¤ 13 m¤b) c)resfriado, diminuindo sua temperatura de 30 °C para 10 d) e)°C.Pede-se: 18. (Unifesp 2007) Um estudante contou ao seu professora) se o volume do recipiente for mantido fixo e a pressão de Física que colocou uma garrafaalgumvazia, fechada, PETexercida pelo gás nas paredes do recipiente diminuir 3000 no freezer de sua casa. Depois de estava tempo, abriu o freezer e verificou que a garrafa amassada. NaN/m£ com o resfriamento, qual sua pressão quando a primeira versão do estudante, o volume teria se reduzidotemperatura era de 30 °C? de apenas 10%do volumeinicial; emuma segunda versão, ab) se o gás, ao atingir 10 °C, sofre uma transição de fase, redução do volume teria sido bem maior, de 50%. Paracondensando-se, calcule a quantidade de calor liberada avaliar a veracidade dessa história, o professor aplicoupelo gás ao ter sua temperatura reduzida de 30 °C para à situação descrita a Lei Geral dos Gases Perfeitos,10 °C, tornando-se líquido. fazendoas seguintes hipóteses, que admitiu verdadeiras: - a garrafa foi bemfechada, à temperatura ambiente deDados: calor específico do gás = 0,2 cal/g.°C 27°C, e não houve vazamento de ar;calor latente de vaporização = 10,0 cal/g - a temperatura do freezer era de -18°C; - houve temposuficiente para o equilíbrio térmico;13. (Ufrj 2005) Um recipiente de volume variável, em - a pressão interna do freezer tem de ser menor do que aequilíbrio térmico com um reservatório de temperatura pressão ambiente (pressão atmosférica).constante, encerra uma certa quantidade de gás ideal que Assim, o professor pôdeconcluir que o estudante:tem inicialmente pressão de 2,0 atmosferas e volume de a) falou a verdade na primeira versão, pois só essa3,0 litros.O volume máximo que esse recipiente pode atingir é de 5,0 redução interna doé compatível com a condição de que a pressão do volume freezer seja menor do que a pressãolitros, e o volumemínimoé de 2,0 litros. ambiente. b) falou a verdade na segunda versão, pois só essaCalcule as pressões máxima (pmax) e mínima (pmin) a que redução interna doé compatível com a condição de que a pressão do volume freezer seja menor do que a pressãoo referido gás podeser submetido. ambiente. c) mentiu nas duas versões, pois ambas implicariam emuma pressão interna do freezer maior do que a pressão ambiente. d) mentiu nas duas versões, pois é impossível a diminuição do volume da garrafa, qualquer que seja a relação entre a pressão interna do freezer e a pressão ambiente. e) mentiu nas duas versões, pois nessas condições a garrafa teria estufado ou até mesmoexplodido, tendo em vista que a pressão interna do freezer é muito menor do que a pressão ambiente. 19. (Unifesp 2007) O tanque de expansão térmica é uma tecnologia recente que tem por objetivo proteger caldeiras de aquecimento de água. Quando a temperatura da caldeira se eleva, a água se expandee poderomper a caldeira. Para que isso não ocorra, a água passa para o tanque de expansão térmica através de uma válvula; o tanque dispõe de um diafragma elástico que permite a volta da água para a caldeira.
  • Assinale a alternativa cujo gráfico MELHORrepresenta a pressão em função da temperatura do gás na situação descrita.Suponha que você queira proteger uma caldeira de volume500 L, destinada a aquecer a água de 20°C a 80°C; que,entre essas temperaturas, pode-se adotar para ocoeficiente de dilatação volumétrica da água o valormédio de 4,4 . 10¥°C¢ e considere desprezíveis a dilatação 24. (Unifesp 2006) A figura reproduz uma gravura doda caldeira e do tanque. Sabendoque o preço de umtanque termoscópio de Galileu, um termômetro primitivo por elede expansão térmica para essa finalidade é diretamente construído no início do século XVI.]proporcional ao seu volume, assinale, das opçõesfornecidas, qual deve ser o volume do tanque que podeproporcionar a melhor relação custo-benefício.a) 4,0 L. b) 8,0 L.c) 12L.d) 16 L. e) 20 L.20. (Ufc 2007) Umrecipiente cilíndrico fechado de volumeV possui paredes adiabáticas e é dividido em doiscompartimentos iguais por uma parede fixa, tambémadiabática. Emcada um dos compartimentos encontram-seN mols de um gás ideal monoatômico. Suas respectivastemperaturas iniciais são T e 2T.a) A parede adiabática fixa é liberada e podedeslocar-selivremente até atingir nova situação de equilíbrio, naqual o volume de um compartimento é o triplo do volumedo outro. Calcule o módulo do trabalho realizado por umgás sobre o outro.b) A parede adiabática é novamente presa quando asituação de equilíbrio do item anterior é atingida e perdesuas propriedades isolantes, permitindo que haja troca decalor entre os dois recipientes, até atingir novoequilíbrio. Determine o módulo do calor trocado entre osrecipientes. No termoscópio, o ar é aprisionado no bulbo superior,21. (Ufmg 2007) Para se realizar uma determinada ligado por um tubo a um recipiente aberto contendo umexperiência, líquido colorido.- coloca-se um pouco de água em uma lata, com uma Assim, pode-se concluir que, se a temperatura ambienteabertura na parte superior, destampada, a qual é, em subir, a altura da coluna de líquido coloridoseguida, aquecida, comomostrado na Figura I; a) aumenta, pois aumentam o volume e a pressão do ar- depois que a água ferve e o interior da lata fica contido no bulbo.totalmente preenchido com vapor, esta é tampada e b) diminui, pois aumentam o volume e a pressão do arretirada do fogo; contido no bulbo.- logo depois, despeja-se água fria sobre a lata e c) aumenta, em decorrência da dilatação do líquidoobserva-se que ela se contrai bruscamente, como contido no recipiente.mostrado na Figura II. d) diminui, em decorrência da dilatação do líquido contido no recipiente. e) podeaumentar ou diminuir, dependendodo líquido contido no recipiente. 25. (Unesp 2006) Um gás ideal, inicialmente à temperatura de 320 K e ocupando um volume de 22,4 Ø, sofre expansão em uma transformação a pressão constante. Considerando que a massa do gás permaneceu inalterada e a temperatura final foi de 480 K, calcule a) a variação do volumedo gás. b) o coeficiente de dilatação volumétrica do gás no início da transformação. 26. (Unesp 2006) Um gás ideal, confinado no interior de um pistão com êmbolo móvel, é submetido a uma transformação na qual seu volume é reduzido à quarta parte do seu volume inicial, em um intervalo de tempo muito curto. Tratando-se de uma transformação muito rápida, não há tempo para a troca de calor entre o gás e o meioexterior. Pode-se afirmar que a transformação éCom base nessas informações, é CORRETO afirmar que, a) isobárica, e a temperatura final do gás é maior que a inicial.na situação descrita, a contração ocorre porquea) a água fria provoca uma contração do metal das b) isotérmica, e a pressão final do gás é maior que a inicial.paredesda lata. c) adiabática, e a temperatura final do gás é maior que ab) a lata fica mais frágil ao ser aquecida. inicial.c) a pressão atmosférica esmaga a lata. d) isobárica, e a energia interna final do gás é menor qued) o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes a inicial.para dentro. e) adiabática, e a energia interna final do gás é menor que a inicial.22. (Puc-rio 2006) Uma panela é aquecida datemperatura ambiente de 25 °C até a temperatura de 100°C. Sabendo que a pressão inicial da panela é P³ e que ovolume da panela permaneceu constante durante esteprocesso, podemosafirmar que:a) o processo é isovolumétrico e a pressão final éaproximadamente 5P³/4.b) o processo é isovolumétrico e a pressão final dapanela é aproximadamente P³/3.c) o processo é isobárico e o volume da panela permanececonstante.d) o processoé isobárico e apenas a temperatura variou.e) o processo é isovolumétrico e a pressão final dapanela é aproximadamente 3P³.23. (Ufmg 2006) Regina estaciona seu carro, movido agás natural, ao Sol.Considere que o gás no reservatório do carro se comportacomoumgás ideal.
  • 27. (Ueg 2005) É sempre bomlembrar, que um copo vazio armazenamento de ar, é umrecipiente cilíndrico, metálico,está cheio de ar. com paredes laterais de pequena espessura. G é fechadoQueo ar no copo ocupa o lugar do vinho na sua parte superior, aberto na inferior que permaneceQueo vinho busca ocupar o lugar da dor imersa em água e pode se mover na direção vertical. G contém ar, inicialmente à temperatura de 300K e o nívelQuea dor ocupa a metadeda verdade da água no seu interior se encontra 2,0m abaixo do nívelA verdadeira natureza interior externo da água. Nessas condições, a tampa de G está 9,0m acima do nível externo da água, como mostra a Gilberto Gil. "Copo Vazio" figura. Aquecendo-se o gás, o sistema se estabiliza numaTendocomoreferência o poema de Gilberto Gil e combase nova altura de equilíbrio, com a tampa superior a umanas propriedadese leis que regema fase gasosa, assinale altura H, emrelação ao nível externo da água, e com aa alternativa INCORRETA: temperatura do gás a 360K. Supondo que o ar se comporte como um gás ideal, a nova altura H será,a) Umgás dilata- se muito mais com a temperatura do que aproximadamente, igual aumsólido ou umlíquido. a) 8,8m`` b) 9,0m c) 10,8mb) Volumes iguais de gases diferentes, desde que nas d) 11,2m e) 13,2mmesmas condições de pressão e temperatura, contêm omesmonúmero de moléculas.c) A energia cinética média de translação das moléculasde umgás - qualquer que seja ele - é proporcional à suatemperatura.d) Se for fornecida a mesma quantidade de calor a umacerta massa de gás, ela se aquecerá mais se estivermantida num volume constante do que sob pressãoconstante.e) É impossível ceder calor a um gás e sua temperaturanão sofrer variação.28. (Pucrs 2005) A temperatura de umgás é diretamenteproporcional à energia cinética das suas partículas.Portanto, dois gases A e B, na mesmatemperatura, cujaspartículas tenham massas na proporção de mÛ/m½=4/1,terão as energias cinéticas médias das suas partículasna proporção EcÛ/Ec½ igual aa) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 e) 429. (Uerj 2005) As mudanças de pressão que o aratmosférico sofre, ao entrar nos pulmões ou ao sairdeles, podem ser consideradas como uma transformaçãoisotérmica. Ao inspirar, uma pessoa sofre uma diminuiçãoemsua pressão intrapulmonar de 0,75%, no máximo.Considere 0,60 L de ar à pressão atmosférica de 740 34. (Puccamp2001) Duas panelas de pressão, uma grandemmHg. de 7,5L e outra pequena de 4,5L, ambas com água até aA variação máxima de volume, emlitros, sofrida por essa metade, são postas para aquecer destampadas, sobrequantidadede ar ao ser inspirado é aproximadamente de: bicos de gás de capacidades caloríficas diferentes. Ema) 4,5 × 10¡ b) 4,5 × 10¢ c) 4,5 × 10£ determinado instante, percebe-se que as águas nas duas panelas iniciaram fervura ao mesmotempo. Desejando-sed) 4,5 × 10¤ que a água da panela pequena ferva vigorosamente,30. (Pucpr 2005) Quando usamos um desodorante na bastaforma de spray temos a sensação de frio. Isto se deve ao a) tampá-la.fato que o spray: b) tampá-la e diminuir a intensidadedo bico de gás. c) tampá-la e aumentar a intensidadedo bico de gás.a) Está dentro da lata em estado líquido e na d) colocar um pouquinho de água de outra panela quetemperatura ambiente. Ao sair da lata, passa para o esteja fervendo vigorosamente.estado de vapor roubandocalor do ambiente.b) Já estava frio quando fechado na lata, pois todo e) trocá-la de posição coma panela grande.vapor para se condensar deve ter sua pressão 35. (Uel 2001) Um "freezer" é programado para manteraumentada, provocando redução de sua temperatura.c) Já estava frio quando acondicionado na lata, pois todo a temperaturaaemseu interior aambiente seja instalado, suponha que temperatura -19°C. Ao ser de 27°C.vapor só se condensa quandoa temperatura diminui. Considerando que o sistema de fechamento da porta ad) Já estava frio quando fechado na lata, pois todo mantém hermeticamente fechada, qual será a pressão novapor para se condensar, deve ter sua pressão diminuída, interior do "freezer" quando ele tiver atingido aprovocando, como conseqüência, redução de sua temperatura para a qual foi programado?temperatura.e) Já estava frio quando colocado na lata, pois esta é a) 0,89 atm 0,72 atm b) 0,78 atm c) 0,85 atmfeita de metal, o qual tem a propriedade de roubar calor d) e) 0,94 atmdo interior da lata rapidamente. 36. (Fuvest 2002) Um equipamento possui um sistema31. (Fuvest 2004) Um cilindro contém uma certa massa formado porsem atrito, com um cilindro de que se um pistão, massa de 10kg,M³ de um gás a T³ = 7°C (280 K) e pressão P³. Ele possui movimenta, S = 0,01m£. Operando emuma região secção emuma válvula de segurança que impede a pressão interna transversal onde ade alcançar valores superiores a P³. Se essa pressão pressão atmosférica é de 10,0×10¥Pamantém 1 N/m£), a ar aprisionado no interior do cilindro (1 Pa = o pistão oultrapassar P³, parte do gás é liberada para o ambiente. uma altura H = 18 cm.Ao ser aquecido até T = 77°C (350 K), a válvula docilindro libera parte do gás, mantendo a pressão internano valor P³. No final do aquecimento, a massa de gás quepermaneceno cilindro é, aproximadamente, dea) 1,0 M³ b) 0,8 M³ c) 0,7 M³d) 0,5 M³ e) 0,1 M³32. (Ufscar 2003) No bebedouro doméstico representadona figura, a água do garrafão virado para baixo, deboca aberta, não vaza para o recipiente onde ele seapóia, devido à pressão atmosférica.Cada vez que a torneirinha desse recipiente é aberta, háum momentâneo desequilíbrio de pressões, que permite asaída de água do bebedouro e a entrada de ar nogarrafão, mas que logo se restabelece, assim que atorneirinha é fechada. Quando esse sistema é levado a operar em uma região ondea pressão atmosférica é de 8,0×10¥Pa, mantendo-se a mesma temperatura, a nova altura H no interior do cilindro passa a ser aproximadamente de a) 5,5 cm b) 14,7 cm c) 20 cm d) 22 cme) 36 cmSupondo constante a pressão atmosférica, pode-seafirmar que entre duas situações de equilíbrio em que onível da água no garrafão diminui, a pressão do ar neleaprisionadoa) aumenta, porque a altura da água contida nogarrafão diminui.b) aumenta, porque o volume do ar contido no garrafãoaumenta.c) permanece constante, porque ela deve igualar- sesempre à pressão atmosférica externa.d) diminui, porque a altura da água contida no garrafãodiminui.e) diminui, porque o volume do ar contido no garrafãoaumenta.33. (Fuvest 2003) O gasômetro G, utilizado para o
  • 37. (Fuvest 2002) Um cilindro, com comprimento de 1,5m,cuja base inferior é constituída por um bom condutor decalor, permanece semi-imerso em um grande tanqueindustrial, ao nível do mar, podendo ser utilizado comotermômetro. Para isso, dentro do cilindro, há um pistão,de massa desprezível e isolante térmico, que pode mover-se sematrito. Inicialmente, com o ar e o líquido do tanqueà temperatura ambiente de 27°C, o cilindro está aberto eo pistão encontra-se na posição indicada na figura 1. Ocilindro é, então, fechado e, a seguir, o líquido do tanqueé aquecido, fazendo com que o pistão atinja uma novaposição, indicada na figura 2. Um gás, contido em um cilindro, à pressão atmosférica, ocupa um volume V³, à temperatura ambiente T³ (em kelvin). O cilindro contém umpistão, de massa desprezível, que podemover-se sematrito e que podeaté, emseu limite máximo, duplicar o volume inicial do gás. Esse gás é aquecido, fazendo com que o pistão seja empurrado ao máximo e também com que a temperatura do gás atinja quatro vezes T³. Na situação final, a pressão do gás no cilindro deverá ser a) metadeda pressão atmosférica b) igual à pressão atmosférica c) duas vezes a pressão atmosférica d) três vezes a pressão atmosférica e) quatro vezesa pressão atmosféricaSupondo que a temperatura da câmara superior A 41. (Unesp2000) Uma bomba de ar, constituída de cilindropermaneça sempre igual a 27°C, determine: e êmbolo, está acoplada a uma bola de futebol. Na base do cilindro, existe uma válvula que se abre sob pressão ea) A pressão final Pチ, emPa, na câmara superior A. que só permite a passagemde ar do cilindro para a bola.b) A temperatura final do líquido no tanque, em°C ou em Inicialmente, o êmbolo está à distância d³ (indicada naK. Figura 1) da base do cilindro e a pressão no interior do cilindro é a pressão atmosférica P³, enquanto a pressãoAo nível do mar: no interior da bola é P. Quando o êmbolo é empurrado dePatm = 1,0 × 10¦ Pa 1/3 do seu afastamento inicial, a válvula entre o cilindro e a bola se abre (Figura 2).1Pa = 1N/m£38. (Ufscar 2002) Uma pequena quantidade de um gásideal é mantida hermeticamente fechada dentro de umcilindro rígido dotado de um êmbolo. Puxando-serapidamente o êmbolo, verifica-se uma diminuição natemperatura do gás. Em relação à transformaçãosofrida por este gás, é verdadeiro afirmar quea) o volumeaumentou, numprocessoisobárico.b) a pressão diminuiu, numprocessoisovolumétrico.c) o volumeaumentou, numprocessoisotérmico.d) o volume aumentou proporcionalmente mais do que apressão diminuiu.e) a pressão diminuiu proporcionalmente mais do que ovolumeaumentou.39. (Fuvest 2001) Um compartimento cilíndrico, isoladotermicamente, é utilizado para o transporte entre umnavio e uma estação submarina. Tem altura H³=2,0m eárea da base S³ =3,0m£. Dentro do compartimento, o arestá inicialmente à pressão atmosférica (Patm) e a 27°C,comportando-se como gás ideal. Por acidente, o suporteda base inferior do compartimento não foi travado e abase passa a funcionar como um pistão, subindo dentro docilindro à medida que o compartimento desce lentamentedentro dágua, sem que ocorra troca de calor entre aágua, o ar e as paredes do compartimento. Considere a Considerando a temperatura constante e o gás ideal,densidade da água do mar igual à densidade da água. pode-se dizer que a pressão P no interior da bola éDespreze a massa da base. Quando a base inferior estiver a) (2/3) P³. b) P³. c) (3/2) P³.a 40m de profundidade, determine: d) 2 P³. e) 3 P³. 42. (Fuvest 2000) Uma determinada máquina pneumática aplica, por meio da haste H, uma força para cima e para baixo sobre um mecanismo externo. A haste H interliga dois êmbolos, de áreas S チ =1,2m£ e S‚=3,6m£, que podem mover-se em dois cilindros coaxiais, ao longo de um comprimento L=0,50m, limitado por pinos (E). O conjunto (êmbolos e haste) tem massa M=8000kg. Os êmbolos separam três regiões: câmara C, mantida sempre em vácuo; câmara B, entre esses dois êmbolos; região A, aberta ao ambiente. A câmara B podese comunicar como ambiente, por um registro R チ, e com um reservatório de ar comprimido, à pressão constante P=5,0×10¦Pa, por meio de um registro R‚ (conforme figura). Inicialmente, com o registro R チ aberto e R‚ fechado, os êmbolos deslocam-se lentamente para cima, puxando o mecanismo externo com uma força constante FÝ. No final do percurso, R チ é fechado e R‚ aberto, de forma que os êmbolos deslocam-se para baixo, empurrando o mecanismo externo com uma força constante F½.a) A pressão P do ar, emPa, dentro do compartimento.b) A altura H, em m, do compartimento, que permanecenão inundado.c) A temperatura T do ar, em°C, no compartimento.Curvas P × V para uma massa de ar que, à Patm e 27°C,ocupa 1m¤: (A) isobárica, (B) isotérmica, (C) semtroca decalor, (D) volumeconstante.Patm = 10¦ Pa; 1Pa = 1N/m£40. (Fuvest 2001)
  • (Considere a temperatura como constante e a pressãoambiente como P³=1,0×10¦Pa. Lembre-se de que1Pa=1N/m£). Determinea) a intensidade, emN, da força FÝ.b) a intensidade, emN, da força F½.c) o trabalho T, sobre o mecanismoexterno, em J, em umciclo completo.43. (Unicamp 2005) Uma sala tem 6 m de largura, 10 mde comprimento e 4 mde altura. Deseja-se refrigerar o ardentro da sala. Considere o calor específico do ar comosendo30 J/ (mol K) e use R=8 J/ (mol K).a) Considerando o ar dentro da sala como um gás ideal àpressão ambiente (P = 10¦ N/m£), quantos moles de gásexistemdentro da sala a 27 °C?b) Qual é a quantidade de calor que o refrigerador deveretirar da massa de ar do item (a) para resfriá-Ia até 17°C?
  • GABARITO 23. [D] 24. [B]1. a) Os valores obtidos por Boyle confirmam que oproduto pressão e volume do gás permanece constante. 25. a) 11,2 Øb) p = d(Hg) . g . h + p³ b) 3,1 × 10¤ K¢ ou (1/320)K¢ p = 14 . 10¤ . 10 . 1,5 + 1,0 . 10¦ (Pa) p = 3,1 . 10¦Pa 26. [C]2. 02 + 08 = 10 27. [E]3. 1,4 atm e 420 K 28. [C]4. [B] 29. [D]p.V = n.R.T 30. [A]Inicialmente:200.V = n.R.TApós o espape: 31. [B]160.V = N.R.T 32. [A]Dividindo membro a membro:200/160 = n/N ==> N/n = 160/200 = 0,8Isto significa que o gás que restou no recipiente 33. [D]corresponde a 80% do gás inicial. Desta forma evidencia-se que o escape correspondeu a 20%. 34. [E]5. [E] 35. [C]6. a) 250 mols 36. [D]b) 18,75 molsc) 4 h 37. a) 1,5 × 10¦ Pa7. [A] b) 540 K8. T = 76,7 °C 38. [E]9. Utilizando a equação de estado dos gases ideais, temos: 39. a) P = 5 . 10¦ Pap チ V チ = n チ RT チ e p‚V‚ = n‚RT‚ e, portanto, (p チ V チ)/(p‚V‚) = (n チ T チ)/ (n‚T‚). Como a parede é diatérmica e os b) H = 0,6 mgases estão em equilíbrio térmico, TT = T‚; como a paredepode mover-se sem atrito na horizontal e está em repouso, c) T = 177°Cpp = p‚. ‚ Portanto, VV/VV = nn/nn Mas nn/nn = 1/2, ‚ ‚ .logo, V‚ = 2 VV. Substituindo esse resultado em VV + VV= ‚V€, obtemos 3VV = V€, € seja, VV = VV/3 e, ouconseqüentemente, V‚ = 2 V€/3. 40. [C]10. [A] 41. [C]11. a) Em processo isotérmico é verdadeiro que o produto 42. a) FÝ = 4 . 10¥ Nentre a pressão e volume é constante. Desta forma: PPVV b) F½ = 9,2 . 10¦ N= P‚V‚ ë P‚= PPVV/VV= 1 ‚× 100/50 = 2 atm c) T = 4,8 . 10¦ Jb) Em processo isocórico a pressão é diretamente 43. a) 1 × 10¥ molsproporcional à temperatura absoluta. Assim: P チ /T チ =P‚/T‚ ë P‚=P チ T‚/T チ = 2 × (627 + 273)/(27 + 273) = b) 3 × 10§ J2×900/300 = 2 × 3 = 6 atm12. a) 4,54 × 10¥N/m£b) 280 cal13. pmax = 3 atm e pmin = 1,2 atm.14. [B]15. a) Quando a porta do "freezer" é aberta entra armais quente em seu interior, fazendo a pressão internaigualar-se à pressão externa. A porta é fechada e o arexistente no interior do "freezer" é resfriado rapidamente,diminuindo sensivelmente a sua pressão. Como a pressão doar externo é maior, existirá uma diferença de pressão quedificultará a sua abertura. Para conseguirmos abrir aporta será necessário aplicarmos uma força deintensidade maior do que aquela decorrente da diferençaentre a pressão externa e a interna.Se deixarmos passar um certo intervalo de tempo, notamosque a abertura da porta fica mais fácil. Isso ocorreporque a vedação da porta não é ideal, possibilitando aentrada de ar externo no interior do "freezer". Esse arserá resfriado lentamente, mas aumentará o número departículas de ar, o que aumentará a pressão do ar nointerior do "freezer". Quando essa pressão tornar-seigual à pressão externa, a massa de ar de dentro do"freezer" ficará praticamente constante e a resistênciaà abertura da porta será apenas devido aos ímãsexistentes na borracha de vedação que aderem ao metaldo corpo do "freezer".b) 6,0 × 10¤ N16. [E]17. [B]18. [A]19. [D]20. a) 3NRT/8.b) 9/8 NRT.21. [C]22. [A]