Física Listas de Exercício (EM/Vestibular)

Física – Lista de Exercício da Lei dos Gases

Outros Tópicos de Termodinâmica


Questão

(FATEC – 2018) O gráfico apresenta o comportamento de um gás ideal em um processo cíclico que se inicia no ponto A. Com base no gráfico apresentado, podemos afirmar corretamente que

(A) entre os pontos D e A ocorre transformação isocórica e o trabalho realizado pelo gás é negativo.
(B) entre os pontos B e C ocorre transformação isocórica e o trabalho realizado pelo gás é nulo.
(C) entre os pontos C e D ocorre transformação isobárica e o trabalho realizado pelo gás é nulo.
(D) entre os pontos A e B ocorre transformação isocórica de compressão.
(E) entre os pontos A e D ocorre transformação isobárica de expansão.

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Questão

(FUVEST – 2015) Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, $$A\longrightarrow B$$, $$B\longrightarrow C$$ e $$C\longrightarrow A$$, conforme o diagrama p-V apresentado na figura abaixo.

A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:
I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.
II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A.
III. Durante a transformação $$A\longrightarrow B$$, o gás recebe calor e realiza trabalho.
Está correto apenas o que se afirma em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.

Note e adote:
o gás deve ser tratado como ideal;
a transformação $$B\longrightarrow C$$ é isotérmica.

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Questão

(UNESP – 2016) O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela
esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor.
(http://super.abril.com.br. Adaptado.)
Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido
(A) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, não retendo energia térmica e esfriando.
(B) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.
(C) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando-o.
(D) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.
(E) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar.

Questão

(UERJ – 2019) Novas tecnologias de embalagens visam a aumentar o prazo de validade dos alimentos, reduzindo sua deterioração e mantendo a qualidade do produto comercializado. Essas embalagens podem ser classificadas em Embalagens de Atmosfera Modificada Tradicionais (MAP) e Embalagens de Atmosfera Modificada em Equilíbrio (EMAP). As MAP são embalagens fechadas que podem utilizar em seu interior tanto gases como He, Ne, Ar e Kr, quanto composições de $$CO_{2}$$ e $$O_{2}$$ em proporções adequadas. As EMAP também podem utilizar uma atmosfera modificada formada por $$CO_{2}$$ e $$O_{2}$$ e apresentam microperfurações na sua superfície, conforme ilustrado abaixo.

Admita que, imediatamente após a colocação do gás argônio em uma embalagem específica, esse gás assume o comportamento de um gás ideal e apresenta as seguintes características:

Nessas condições, o volume, em mililitros, ocupado pelo gás na embalagem é:
(A) 96
(B) 85
(C) 77
(D) 64

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Questão

(UERJ – 2018) Quatro balões esféricos são preenchidos isotermicamente com igual número de mols de um gás ideal. A temperatura do gás é a mesma nos balões, que apresentam as seguintes medidas de raio:

A pressão do gás é maior no balão de número:
(A) I
(B) II
(C) III
(D) IV

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Questão

(UNICAMP – 2017) Fazer vácuo significa retirar o ar existente em um volume fechado. Esse processo é usado, por exemplo, para conservar alimentos ditos embalados a vácuo ou para criar ambientes controlados para experimentos científicos. A figura abaixo representa um pistão que está sendo usado para fazer vácuo em uma câmara de volume constante $$V_{C} = 2,0\, litros$$. O pistão, ligado à câmara por uma válvula A, aumenta o volume que pode ser ocupado pelo ar em $$V_{P} = 0,2\, litros$$. Em seguida, a válvula A é fechada e o ar que está dentro do pistão é expulso através de uma válvula B, ligada à atmosfera, completando um ciclo de bombeamento. Considere que o ar se comporte como um gás ideal e que, durante o ciclo completo, a temperatura não variou. Se a pressão inicial na câmara é de $$P_{i} = 33\, Pa$$, a pressão final na câmara após um ciclo de bombeamento será de

a) 30,0 Pa.
b) 330,0 Pa.
c) 36,3 Pa.
d) 3,3 Pa.

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Questão

(FUVEST – 2016) Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua boca, no qual um êmbolo pode se movimentar sem atrito, mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como ilustra a figura. Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à temperatura de 27°C. O volume de ar na garrafa é igual a $$600\, cm^{3}$$ e o êmbolo tem uma área transversal igual a $$3\, cm^{2}$$. Na condição de equilíbrio, com a pressão atmosférica constante, para cada 1°C de aumento da temperatura do sistema, o êmbolo subirá aproximadamente
a) 0,7 cm
b) 1,4 cm
c) 2,1 cm
d) 3,0 cm
e) 6,0 cm

Note e adote:
0°C = 273K
Considere o ar da garrafa como um gás ideal

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Questão

(UNICAMP – 2013) Pressão parcial é a pressão que um gás pertencente a uma mistura teria se o mesmo gás ocupasse sozinho todo o volume disponível. Na temperatura ambiente, quando a umidade relativa do ar é de 100%, a pressão parcial de vapor de água vale $$3,0\cdot 10^{3}\, Pa$$. Nesta situação, qual seria a porcentagem de moléculas de água no ar?

a) 100%.
b) 97%.
c) 33%.
d) 3%.
Dados: a pressão atmosférica vale $$1,0\cdot 10^{5}\, Pa$$.
Considere que o ar se comporta como um gás ideal.

Questão

(UNICAMP – 2016) Os reguladores de pressão são acessórios de segurança fundamentais para reduzir a pressão de gases no interior dos cilindros até que se atinja sua pressão de utilização. Cada tipo de gás possui um regulador específico.

a) Tipicamente, gases podem ser armazenados em cilindros a uma pressão interna de $$P_{0} = 2,0\cdot 10^{7}\, Pa$$ e ser utilizados com uma pressão de saída do regulador de $$P_{1} = 1,6\cdot 10^{7}\, Pa$$. Considere um gás ideal mantido em recipiente fechado a uma temperatura inicial de $$T_{0} = 300\, K$$. Calcule a temperatura final $$T_{1}$$ do gás se ele for submetido isovolumetricamente à variação de pressão dada acima.

b) Quando os gases saem dos reguladores para o circuito de utilização, é comum que o fluxo do gás (definido como sendo o volume do gás que atravessa a tubulação por unidade de tempo) seja monitorado através de um instrumento denominado fluxômetro. Considere um tanque cilíndrico com a área da base igual a $$A = 2,0\, m^{2}$$ que se encontra inicialmente vazio e que será preenchido com gás nitrogênio. Durante o preenchimento, o fluxo de gás que entra no tanque é medido pela posição da esfera sólida preta do fluxômetro, como ilustra a figura abaixo. A escala do fluxômetro é dada em litros/minuto. A medida do fluxo de nitrogênio e sua densidade $$d = 1,0\, kg/m^{3}$$ permaneceram constantes durante todo o processo de preenchimento, que durou um intervalo de tempo $$\Delta t = 12\, h$$. Após este intervalo de tempo, a válvula do tanque é fechada com certa quantidade de gás nitrogênio em repouso no seu interior. Calcule a pressão exercida pelo gás na base do tanque. Caso necessário, use $$g = 10\, m/s^{2}$$.

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Questão

(UNESP – 2017/2) A figura 1 mostra um cilindro reto de base circular provido de um pistão, que desliza sem atrito. O cilindro contém um gás ideal à temperatura de 300 K, que inicialmente ocupa um volume de 6,0 × 10–3 m3 e está a uma pressão de $$2,0\cdot 10^{5} Pa$$.

O gás é aquecido, expandindo-se isobaricamente, e o êmbolo desloca-se 10 cm até atingir a posição de máximo volume, quando é travado, conforme indica a figura 2.

Considerando a área interna da base do cilindro igual a $$2,0\cdot 10^{–2} m^{2}$$, determine a temperatura do gás, em kelvin, na situação da figura 2. Supondo que nesse processo a energia interna do gás aumentou de 600 J, calcule a quantidade de calor, em joules, recebida pelo gás. Apresente os cálculos.

Solução:


Questão

(UNESP – 2016) Determinada massa de nitrogênio é armazenada a 27 oC dentro de um cilindro fechado em sua parte superior por um êmbolo de massa desprezível, sobre o qual está apoiado um corpo de 100 kg. Nessa situação, o êmbolo permanece em repouso a 50 cm de altura em relação à base do cilindro. O gás é, então, aquecido isobaricamente até atingir a temperatura de 67 oC, de modo que o êmbolo sofre um deslocamento vertical Δh, em movimento uniforme, devido à expansão do gás.

Desprezando o atrito, adotando g = 10 m/s² e sabendo que a área do êmbolo é igual a 100 cm², que a pressão atmosférica local vale 105 N/m² e considerando o nitrogênio como um gás ideal, calcule o módulo, em N, da força vertical que o gás exerce sobre o êmbolo nesse deslocamento e o trabalho realizado por essa força, em J, nessa transformação.

Solução:


Questão

(UNICAMP – 2013) A boa ventilação em ambientes fechados é um fator importante para o conforto térmico em regiões de clima quente. Uma chaminé solar pode ser usada para aumentar a ventilação de um edifício. Ela faz uso da energia solar para aquecer o ar de sua parte superior, tornando-o menos denso e fazendo com que ele suba, aspirando assim o ar dos ambientes e substituindo-o por ar vindo do exterior.

a) A intensidade da radiação solar absorvida por uma placa usada para aquecer o ar é igual a 400 W/m². A energia absorvida durante 1,0 min por uma placa de 2 m² é usada para aquecer 6,0 kg de ar. O calor específico do ar é c=1000 J/(kg °C). Qual é a variação de temperatura do ar nesse período?

b) A densidade do ar a 290 K é ρ=1,2 kg/m³. Adotando-se um número fixo de moles de ar mantido a pressão constante, calcule a sua densidade para a temperatura de 300 K. Considere o ar como um gás ideal.

Solução: