Questões de Concurso sobre Gás Ideal

Em um laboratório de física, pretendia-se investigar as propriedades de um gás ideal monoatômico de massa atômica igual a 4,0 g/mol. Para tanto, confinou-se certa quantidade desse gás em um cilindro fechado munido de um êmbolo móvel, um manômetro e um termômetro, e submeteu-se esse gás a uma expansão isotérmica. Com esse procedimento, foi possível registrar diversas medidas de sua pressão (em Pa) em função do seu volume (em m³). Por fim, os resultados foram organizados na forma do gráfico precedente, o qual apresenta a pressão (P) em função do volume (V).

A partir das informações fornecidas, e assumindo que a constante dos gases ideais seja igual a 8 J∙mol⁻¹∙K⁻¹, assinale a opção correta acerca do sistema descrito.

Na teoria cinética dos gases, a probabilidade de encontrar uma molécula com energia total E em uma situação de equilíbrio térmico à temperatura T decresce exponencialmente com E, conforme o fator de:

Um gás ideal sofre um processo no qual $P=\alpha V^2.$

Assinale a alternativa que indica o valor correto do trabalho realizado pelo gás ao expandir de $V_0$ até $2V_0.$

Um mol de nitrogênio se expande a uma temperatura constante de 27 °C de um volume inicial 5 L para 10 L. Considerando o nitrogênio como gás ideal, o trabalho realizado pelo gás durante a expansão é, aproximadamente: ( use ln (2) = 0,69 e R = 8,31 J/mol . K ).

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta a variação da energia interna de n mols de um gás ideal em função do calor fornecido ao sistema em um aquecimento isobárico. No estado inicial, a temperatura do gás é T_i (em kelvins). Assinale a opção que apresenta aproximadamente a variação da energia interna, em J/K e em termos de ne T_i, para uma variação da temperatura igual ao dobro de T_i.

Dado: R = 8,31 J / (mol.K). Considere que o sistema é fechado, ou seja, o número de mols é constante durante o aquecimento.

Considere que, em uma etapa de operação, um gás ocupe um volume de 10 L sob pressão de 5,0 atm. Nesse caso, se a pressão for reduzida para 2,5 atm mantendo-se a temperatura constante, então o volume final do gás será igual a 20 L.

A propagação do som em um gás envolve variações rápidas de pressão e densidade, ocorrendo de forma aproximadamente adiabática. Para um gás ideal, a correção adiabática proposta por Laplace leva em conta o índice adiabático $\gamma =\frac{C_p}{C_v}$, onde $C_p$ e $C_v$ são, respectivamente, os calores específicos a pressão e volume constantes.

Considerando essas hipóteses, assinale a expressão CORRETA para a velocidade de propagação do som em um gás ideal.

Um recipiente fechado contém n mols de um gás ideal, a uma temperatura T_i (em kelvins). Nessa temperatura, a velocidade mėdia quadrática (Vrms) das moléculas de um gás é 5,17.10² m/s. O gás é aquecido em um processo isovolumétrico até uma temperatura $T_f=2,00\cdot T_i$ , e foi observado que a variação da energia cinética de translação n mols do gás corresponde a 60,0% do calor fornecido ao gás durante o aquecimento. Sabendo que a massa molar do gás é igual a 2,80.10^-2 kg/mol, é correto afirmar que o gás é:

O trabalho realizado por n moles de um gás ideal ao se expandir isotermicamente de um volume inicial V_i para um volume final V_f à temperatura T é calculado pela fórmula:

A Lei dos Gases Ideais, descoberta experimentalmente por Robert Boyle (1627-1691), estabelece com boa aproximação, que o produto entre a pressão (P) e o volume (V) de um gás, em densidade baixa, é constante em uma temperatura (T) constante.

Sendo assim, observa-se que, ao comprimir um gás ideal de massa invariável, a temperatura constante, sua pressão aumenta. Sobre a temperatura do gás e o aumento da pressão, pode-se afirmar corretamente, que a temperatura é a medida

A figura representa, num diagrama pxV, o ciclo I, II, III, IV e V de um gás ideal.

A maior temperatura do gás durante o ciclo ocorreu em

Uma amostra de 2,0 mols de um gás ideal inicialmente ocupa um volume de 10,0 L a uma temperatura de 300 K e pressão P₁. O gás passa por um processo em três etapas:

1. expansão isotérmica: o gás duplica seu volume à temperatura constante;

2. compressão isocórica: a pressão do gás triplica, sem variação de volume;

3. aquecimento isocórico: o gás é aquecido até que sua temperatura alcance 1200 K e sua pressão duplique. Qual será a pressão do gás após a terceira etapa?

Dados:

R = 0,08atm.L/mol.K

Analise a figura abaixo.

A figura acima representa o diagrama TV de um gás ideal que passa, ciclicamente, por uma sequência de transformações termodinâmicas e, consequentemente, por uma sequência de estados A, B e C. Seja |W_totl= |W_AB + W_BC + W_CAl O módulo do trabalho total realizado pelo gás (ou sobre ele) ao final de um ciclo, onde W é o trabalho realizado pelo gás (positivo) ou sobre o gás (negativo) em cada transformação. Assinale a opção que apresenta o valor que mais se aproxima de |W_tot|, em joule, ao final de um ciclo.

Dados: módulo do calor cedido na compressão isotérmica $\approx$ 1,75 x 10³ J; R = constante universal dos gases ideais $\approx$ 8,31 J/(mol^.K); T_A = 300K, Ta = 600K, n_A = 1,00 moi. Considere que o número de mols permanece constante em cada ciclo.

Dois gases ideais A e B estão confinados em uma câmara dividida por um êmbolo móvel que não permite a mistura dos gases. Ambos os lados da câmara estão isolados termicamente do ambiente. O gás A está inicialmente a uma temperatura T_A e o gás B a uma temperatura T_B. O êmbolo é movido lentamente para comprimir o gás A e expandir o gás B sem troca de calor com o ambiente.

Considere que a energia interna dos gases depende apenas da temperatura.

Assinale a alternativa CORRETA que apresente a relação correta para o trabalho W realizado sobre o sistema formado pelos gases A e B:

Uma quantidade de 𝑛 moles de um gás ideal realiza um processo do estado inicial 𝑖 para o estado final 𝑓, conforme mostrado no diagrama 𝑃 − 𝑉 abaixo. As quantidades 𝑃₀ e 𝑉₀ representam os valores extrapolados da reta sobre os eixos pressão e volume, respectivamente. Considere 𝑅 a constante universal dos gases ideais. Com base nos dados apresentados, analise as assertivas abaixo:

I. A pressão e o volume do gás em qualquer estado ao longo da transformação 𝑖 → 𝑓 satisfazem a relação 𝑃𝑉 = 𝑃₀𝑉₀.

II. A temperatura do gás no processo 𝑖 → 𝑓 varia com o volume do gás de acordo com a expressão 𝑇 = $\frac{P_0{V}_0}{nR}\left(\frac{V}{V_0}\right)\left(1-\frac{V}{V_0}\right).$

III. Considerando que o volume do gás começa muito próximo de zero (𝑉 → 0) e aumenta monotonamente até 𝑉₀, a temperatura máxima possível que o gás pode atingir nesse processo é 𝑇_máx = $\frac{P_0{V}_0}{nR}.$

Quais estão corretas?

Considere a seguinte transformação adiabática A → B, sofrida por um mol de um gás ideal:

Considerando as temperaturas do gás nos pontos A e B, respectivamente: T_A = 200 K e T_B = 100 K; a pressão no ponto B: P_B = 2.10⁵ Pa; e o volume no ponto A: V_A = 2,0 litros, assinale a alternativa correta.

(Considere constante dos gases ideais: R = 8,3 J/mol.K.)

Em métodos de datação isotópica em séries radioativas, o sistema considerado adequado para obter idades sem ganho/perda de filhos é chamado sistema

Suponha‑se que, em uma transformação isotérmica de um gás ideal, a temperatura não varie. Nesse caso, é correto afirmar que a energia interna não se altera e todo o calor trocado com o meio é convertido em trabalho.

Um gás ideal sofre uma expansão isotérmica, dobrando seu volume original. Se a pressão inicial do gás era de 100𝑘𝑃𝑎, qual será a pressão final?

Um aspecto essencial da dinâmica dos gases é o livre caminho médio das moléculas, conceito fundamental para compreender a difusão de partículas microscópicas, a viscosidade e a condutividade térmica dos gases.

Nesse contexto, o livre caminho médio de uma molécula de gás é definido como