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TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 QUESTÃO 1 (IME RJ) Um sistema fechado contendo um gás ideal no estado 1 sofre as transformações e , conforme indicado na figura abaixo. Sabendo que a transformação é isotérmica e isobárica, indique o gráfico que representa os estados do sistema. a) b) c) d) e) QUESTÃO 2 (FUVEST SP) Em navios porta-aviões, é comum o uso de catapultas para lançar os aviões das curtas pistas de decolagem. Um dos possíveis mecanismos de funcionamento dessas catapultas utiliza vapor de água aquecido a 500 K para pressurizar um pistão cilíndrico de 60 cm de diâmetro e 3 m de comprimento, cujo êmbolo é ligado à aeronave. Após a pressão do pistão atingir o valor necessário, o êmbolo é solto de sua posição inicial e o gás expande rapidamente até sua pressão se igualar à pressão atmosférica (1 atm). Nesse processo, o êmbolo é empurrado, e o comprimento do cilindro é expandido para 90 m, impulsionando a aeronave a ele acoplada. Esse processo dura menos de 2 segundos, permitindo que a temperatura seja considerada constante durante a expansão. a) Calcule qual é a pressão inicial do vapor de água utilizado nesse lançamento. b) Caso o vapor de água fosse substituído por igual massa de nitrogênio, nas mesmas condições, o lançamento seria bem sucedido? Justifique. Note e adote: Constante universal dos gases: R = 8 10–5 atm m3mol–1K–1; = 3; Massas molares: H2O ..... 18 g/mol N2 ..... 28 g/mol QUESTÃO 3 (UEFS BA) As figuras representam dois momentos de uma massa fixa de um gás ideal que foi comprimida num recipiente estanque. A temperatura em ambos os momentos é a mesma e os volumes ocupados pelo gás são indicados na figura. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 Se a pressão do gás no momento 1 era de 15 atm, a pressão do gás no momento 2 era de a) 18 atm. b) 3 atm. c) 6 atm. d) 9 atm. e) 25 atm. QUESTÃO 4 (IBMEC SP Insper) Automóveis movidos a gás natural veicular possuem em seu interior um compartimento adequadamente selado e seguro para armazenagem desse combustível. (www.aen.pr.gov.br) Considerando-se um veículo estacionado, com motor desligado, durante um período de horas em que a temperatura no seu interior variou desde a mínima de 18 ºC ao longo da madrugada até a máxima de 38 ºC ao longo do dia, calcula-se corretamente que o valor da variação percentual da pressão do gás armazenado nesse período de tempo foi de aproximadamente a) 20. b) 70. c) 0,7. d) 2. e) 7. QUESTÃO 5 (FGV SP) Na figura, apresenta-se um biodigestor utilizado em áreas rurais. Ele é totalmente vedado, criando um ambiente anaeróbio onde os microrganismos degradam o material orgânico (dejetos e restos de ração), transformando-o em biogás. O gasômetro é o compartimento superior do biodigestor e serve para a armazenagem de gases. Ele é inflável e feito de uma manta de material plástico impermeável (PVC). No gasômetro, a pressão e a temperatura são constantemente iguais às da atmosfera. (http://www.cnpsa.embrapa.br/invtec/09.html. Adaptado) Considere uma quantidade fixa de gás no gasômetro descrito no texto. A variação percentual do volume do gás contido nesse compartimento ao longo de um dia, em que a temperatura varia de mínima de 17 ºC, durante a madrugada, para a máxima de 38 ºC, no decorrer do dia, é próxima de a) 0,2. b) 0,7. c) 2. d) 7. e) 20. QUESTÃO 6 (CEFET MG) Imagine que um tubo de ensaio preenchido com um gás tenha uma de suas extremidades conectada a um balão de borracha vazio que se expande após o aquecimento do tubo. Além disso, considere que as moléculas do gás são representadas por esferas pretas, evidenciadas abaixo: TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 A figura que esquematiza o comportamento das moléculas do gás após o aquecimento é a) b) c) d) QUESTÃO 7 (UNCISAL) Durante o processo de fabricação de um componente, a pressão de um gás precisa ser reduzida do estado 1 (volume, 0,1 m3; pressão, 32 kPa) para o estado 2, como indica a figura, disponível no manual do fabricante. Se a temperatura e o número de mols do gás são mantidos constantes e o volume do gás no estado 2 é 0,8 m3, concluímos, através da a) Lei de Boyle, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. b) Lei de Charles, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. c) Lei de Avogrado, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. d) Lei dos Gases Ideais, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. e) Lei de Gay-Lussac, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. QUESTÃO 8 (UNIFOR CE) Gases ideais são compostos por moléculas ou átomos que se movimentam constantemente. Dentre as suas características, podemos destacar volume variável, difusibilidade e compressibilidade. O estado gasoso é um dos três estados físicos da matéria, por isso é muito importante entender a constituição, propriedades e características dos mesmos, posto que eles estão presentes em nosso cotidiano, sendo, inclusive, indispensáveis para os vegetais e animais, bem como para o desenvolvimento da sociedade influenciando a indústria, por exemplo. (Fonte: http://www.mundoeducacao.com/quimica/ conceito-caracteristicas-dos-gases.htm). TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 A imagem abaixo apresenta as partículas de um gás contido dentro de um balão e seu comportamento cinético (Fonte: http://preparatorychemistry.com/Bishop_Real_ Gases.htm). Sobre os gases, suas características e propriedades, é possível afirmar que a) são formados por partículas que se encontram afastadas umas das outras, em movimento constante de baixa energia cinética e de forma ordenada. b) não apresentam massa e seu volume e forma são bem definidos e fixos. c) Com o aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, o gás dilata-se (expande-se). Por outro lado, com um abaixamento da temperatura e/ou aumento da pressão, ele sofre contração (é comprimido). d) ao serem inseridos em um recipiente, preenchem todo seu volume, entretanto não exercem pressão sobre as paredes do recipiente. e) Dependendo da sua natureza, podem ser miscíveis entre si, entretanto alguns formam misturas heterogêneas com outros. QUESTÃO 9 (Unicastelo SP) Autoclaves são equipamentos utilizados para a esterilização de objetos e instrumentos hospitalares. As autoclaves combinam temperatura, pressão e umidade para destruir micro-organismos. Em um hospital, uma autoclave era regulada para tempo de funcionamento igual a 15 minutos, à temperatura de 124 ºC, e pressão de 2,5 atm. Nesse mesmo equipamento, para diminuir o tempo de autoclavagem, a pressão de vapor foi regulada para 3 atm. Nessa nova condição, a temperatura do vapor no interior da autoclave a) aumenta, e esse aumento é diretamente proporcional ao aumento da pressão. b) diminui, e essa diminuição é inversamente proporcional ao aumento da pressão. c) aumenta, e esse aumento é inversamente proporcional ao aumento da pressão. d) diminui, e essa diminuição é diretamente proporcional ao aumento da pressão. e) permanece em 124 ºC, pois o volume do sistema é o mesmo. QUESTÃO 10 (UNEMAT MT) Um gás ideal foi armazenado em um recipiente, formando um sistema fechado com uma pressão inicial (P1), temperatura inicial (T1) e volume inicial (V1). Logo após, foi fornecido calor ao sistema, obtendo-se um novo valor de pressão (P1= 2P1) e o volume permaneceu constante. Com base no texto, marque a alternativa que apresenta a razão entre T1 e T2: a) 1 b) 3 c) 1/2 d) 2 e) 1/3 QUESTÃO 11 (UEL PR) Em um balão de paredes rígidas, foram colocados 0,200 g de gás hidrogênio, 6,400 g de gás oxigênio e um material sólido que absorve água. O volume do balão é de 4,480 L e é mantido à temperatura de 0 ºC. No balão, passa- se uma faísca elétrica de modo quehaja reação e a água formada seja retirada pelo material absorvente, não exercendo pressão significativa. Com base nesse problema, responda aos itens a seguir. a) Supondo um comportamento ideal, qual é a pressão no balão (em atmosferas) após inserção de oxigênio e hidrogênio? Considere Kmol Latm 082,0R = ; P V = n R T TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 b) Após a reação, mantendo-se a temperatura inicial e o volume, qual a pressão no interior do balão? QUESTÃO 12 (UFT TO) O gráfico abaixo representa o comportamento de uma massa fixa de um gás. Observando o gráfico é INCORRETO afirmar. a) O gráfico é uma descrição da lei de Boyle. b) Quando a pressão do gás cai de 4 atm para 2 atm seu volume aumenta proporcionalmente. c) O produto Pressão x Volume (P.V) para este gás é uma constante. d) O gráfico representa uma isoterma, pois a temperatura não varia. e) O gráfico representa o comportamento de um gás real. QUESTÃO 13 (IME RJ) Um tambor selado contém ar seco e uma quantidade muito pequena de acetona líquida em equilíbrio dinâmico com a fase vapor. A pressão parcial da acetona é de 180,0 mm Hg e a pressão total no tambor é de 760,0 mm Hg. Em uma queda durante seu transporte, o tambor foi danificado e seu volume interno diminuiu para 80% do volume inicial, sem que tenha havido vazamento. Considerando-se que a temperatura tenha se mantido estável a 20 ºC, conclui-se que a pressão total após a queda é de: a) 950,0 mm Hg b) 1175,0 mm Hg c) 760,0 mm Hg d) 832,0 mm Hg e) 905,0 mm Hg QUESTÃO 14 (UFG GO) Analise o esquema a seguir. Ao se introduzir uma bolha de gás na base do cilindro, ela inicia sua ascensão ao longo da coluna de líquido, à temperatura constante. A pressão interna da bolha e a pressão a que ela está submetida, respectivamente, a) aumenta e diminui. b) diminui e diminui. c) aumenta e permanece a mesma. d) permanece a mesma e diminui. e) diminui e permanece a mesma. QUESTÃO 15 (UFG GO) Uma lata de refrigerante tem o volume total de 350 mL. Essa lata está aberta e contém somente o ar atmosférico, e é colocada dentro de um forno a 100 ºC. Após a lata atingir essa temperatura, ela é fechada. A seguir, tem sua temperatura reduzida a 25 ºC. Com o decréscimo da temperatura, ocorre uma redução da pressão interna da lata que levará a uma implosão. Ante o exposto, calcule a pressão no interior da lata no momento imediatamente anterior à implosão e o volume final após a implosão. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS L ista 9 Gabarito 1) Gab: C 2) Gab: a) P1 Abase h = P2 Abase h’ P1 3 = 1 90 P1 = 30 atm b) Não, pois a substituição da mesma massa de água por nitrogênio provoca uma redução da pressão inicial do sistema, não atingido o valor de pressão necessária. TRn TRn VP VP 2 2 2 2 N OH N OH = 2 2 2 2 N OH N OH n m M m P P = OH N N OH 2 2 2 2 M M P P = 56,1 18 28 P P 2 2 N OH == 22 NOH P56,1P = OHN 22 PP 3) Gab: E 4) Gab: E 5) Gab: D 6) Gab: D 7) Gab: D 8) Gab: C 9) Gab: A 10) Gab: C 11) Gab: a) P = 1,50 atm b) P = 0,75 atm 12) Gab: E 13) Gab: E 14) Gab: B 15) Gab: Pressão no interior da lata antes da implosão: 0,8 atm Volume da lata ao final da implosão: 0,28 L