Lista de gas perfeito calculo lei geral dos gases e lei de boyle

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Lista de gas perfeito calculo lei geral dos gases e lei de boyle
Prof. NATALI LIMA FAGANELLO 
NOME
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SÉRIE TURMA
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Questão 1. Qual é a Equação geral de um gás que relaciona pressão, volume e temperatura?
(A) P=m/V
(B) PV=nRT
(C) E=mc²
(D) F=ma
(E) P1V1=P2V2
Questão 2. Durante uma aula prática no laboratório de Química, você e seus colegas realizaram uma reação química que gerou o gás hélio (He), cujo comportamento pode ser estudado pela equação geral dos gases. Inicialmente, o gás hélio acomodado era 2 mols, ocupando um recipiente com êmbolo livre, com volume de 10 litros e submetido à pressão de 5 atm. Você e seus colegas decidem aumentar a pressão no recipiente para 8 atm. Considerando a temperatura constante, responda as seguintes perguntas: 
a) Qual é a equação geral dos gases que descreve a relação entre pressão, volume e quantidade de gás hélio?
b) Calcule o volume ocupado pelo gás hélio quando a pressão é aumentada para 8 atm e a temperatura se mantém constante.
c) Verifique em que situações a equação geral dos gases é aplicável.
Questão 3. Durante um experimento em laboratório, os estudantes utilizam um cilindro fechado que contém um gás ideal. Nessa atividade, eles precisam controlar a pressão do gás no cilindro e entender como a pressão se relaciona às demais variáveis envolvidas. Considerando essa situação e o conceito de pressão de um gás, responda: (a) O que aconteceria com a pressão do gás no cilindro se a temperatura fosse mantida constante e o volume do cilindro fosse reduzido à metade? (b) Qual a relação entre a pressão, o volume e a temperatura de um gás ideal? (c) Como você poderia calcular a pressão de um gás em um recipiente?
Questão 4. Considere um recipiente de gases em uma sala de aula onde os alunos realizam experimentos com diferentes gases. Após a leitura de um material sobre as propriedades dos gases, um aluno precisa identificar qual gás, dentre os cinco apresentados, possui comportamento mais próximo ao de um gás ideal. Dadas as características apresentadas por cada gás, assinale a opção que corresponde ao gás com comportamento mais próximo ao de um gás ideal. Como este gás deve ser escolhido?
(A) O gás com maior densidade e interação molecular intensa, com baixa compressibilidade.
(B) O gás que tem alta densidade e é altamente compressível.
(C) O gás que apresenta apenas a Lei de Boyle-Mariotte, independentemente de seu comportamento em relação às outras leis.
(D) O gás que apresenta baixa densidade, baixa interação entre as moléculas e respeita as leis de Boyle-Mariotte, Charles e Avogadro.
(E) O gás que obedece somente à Lei de Charles, independentemente do seu comportamento em relação às outras leis.
Questão 5. Grandezas físicas são quantidades que podem ser observadas e medidas no mundo real. Algumas dessas grandezas quando estudadas são ligadas a conceitos matemáticos que juntos formam uma lei natural. Por exemplo, a Leis de Boyle é conhecida como a relação cinética entre a pressão e volume de um gás ideal. A qual dessas opções representa corretamente essa lei?
(A) P x V = Constante
(B) P x V = 5/2
(C) P x V = 2/3
(D) P x V = 1/3
(E) P x V = 1/2
Questão 6. Um cilindro contendo 2 litros de gás está inicialmente a uma pressão de 3 atmosferas. Se o gás é comprimido para um volume de 1 litro, mantendo a temperatura constante, qual será a pressão resultante no cilindro, de acordo com a Lei de Boyle?
(A) A pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 4 atmosferas.
(B) A pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 6 atmosferas.
(C) A pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 2 atmosferas.
(D) A pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 8 atmosferas.
(E) A pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 3 atmosferas.
Questão 7. Com base na lei de Robert Boyle (1660), para provocar um aumento na pressão de uma determinada amostra gasosa numa transformação isotérmica, é necessário:
(A) aumentar a sua massa.
(B) diminuir a sua massa.
(C) aumentar a sua temperatura.
(D) diminuir o seu volume.
(E) aumentar o seu volume.
Questão 8. Para um gás ideal ou perfeito temos que:
(A) sob pressão constante , o seu volume e a sua temperatura absoluta são inversamente proporcio
(B) a sua pressão e o seu volume , quando mantida a temperatura constante , são diretamente proporcionais.
(C) as suas moléculas não exercem força uma sobre as outras , exceto quando colidem.
(D) as suas moléculas têm dimensões consideráveis em comparação com os espaços vazios entre
(E) mantido o seu volume constante , a sua pressão e a sua temperatura absoluta são inversamente proporcionais.
Questão 9. Estado de qualquer substância gasosa é determinado pela medida de três grandezas: o volume V, a pressão P e a temperatura T dessa substância. Para os chamados gases ideais, o valor do quociente PV/T é sempre constante. Considere um reservatório que está cheio de um gás ideal. Sem vazar o gás, realiza-se uma compressão do reservatório, reduzindo seu volume à metade. Ao mesmo tempo, uma fonte de calor faz a temperatura do gás ser quadruplicada. Considere P e P' respectivamente os valores da pressão do gás no reservatório antes e depois do procedimento descrito.
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
Questão 10. Considere uma amostra de gás ideal contida em um recipiente de volume constante. Inicialmente, a amostra possui um número de mols conhecido e está a uma temperatura e pressão específicas. Durante um processo em que o gás é aquecido sob volume constante, a pressão do gás é duplicada. Com base na teoria cinética dos gases e na constante dos gases ideais, explique como a alteração da pressão afeta o número de mols do gás, considerando que a temperatura é mantida constante. Além disso, discuta o impacto teórico dessa alteração no comportamento macroscópico do gás, relacionando-o ao conceito de mols e à lei dos gases ideais. Cite as leis dos gases ideais e as equações pertinentes em sua explicação.
Gabarito:
Questão 1. B - A equação geral de um gás, também conhecida como equação dos gases ideais, é PV=nRT. Nesta equação, P representa a pressão, V o volume, n o número de moles do gás, R a constante dos gases ideais e T a temperatura. Esta equação é derivada da lei de Boyle (P1V1=P2V2), que só é válida se a temperatura for constante, e da lei de Charles, que relaciona volume e temperatura. As outras alternativas são equações de outras áreas da física ou conceitos diferentes: E=mc² é a equação da relatividade de Einstein, P=m/V é a definição de densidade e F=ma é a segunda lei de Newton.
Questão 2. Vamos resolver essa questão passo a passo.
a) A equação geral dos gases, também conhecida como Lei dos Gases Ideais, descreve a relação entre pressão (P), volume (V), quantidade de gás em mols (n) e temperatura (T) em Kelvin. A equação é dada por:
PV = nRT
onde R é a constante dos gases ideais, que tem valor de 0,0821 atm.L/mol.K.
b) Para calcular o volume ocupado pelo gás hélio quando a pressão é aumentada para 8 atm e a temperatura se mantém constante, primeiro precisamos encontrar a temperatura inicial. Usando a equação geral dos gases, podemos isolar a temperatura (T):
T = PV / nR
Substituindo os valores iniciais, temos:
T = (5 atm)(10 L) / (2 mols)(0,0821 atm.L/mol.K)
T ≈ 304,5 K
Agora que temos a temperatura, podemos usar a equação geral dos gases novamente para encontrar o volume final (Vf) quando a pressão é aumentada para 8 atm:
PfVf = nRT
Isolando Vf, temos:
Vf = nRT / Pf
Substituindo os valores, temos:
Vf = (2 mols)(0,0821 atm.L/mol.K)(304,5 K) / (8 atm)
Vf ≈ 6,25 L
Portanto, o volume ocupado pelo gás hélio quando a pressão é aumentada para 8 atm e a temperatura se mantémconstante é de aproximadamente 6,25 litros.
c) A equação geral dos gases é aplicável em situações em que o gás se comporta como um gás ideal. Gases ideais são aqueles que obedecem às seguintes condições:
1. As partículas do gás são consideradas pontos sem volume próprio.
2. As partículas do gás estão em constante movimento aleatório e colidem umas com as outras e com as paredes do recipiente.
3. As colisões entre as partículas do gás e com as paredes do recipiente são perfeitamente elásticas, ou seja, não há perda de energia cinética.
4. As forças de atração e repulsão entre as partículas do gás são desprezíveis.
Na prática, nenhum gás é perfeitamente ideal, mas muitos se aproximam desse comportamento em condições de baixa pressão e alta temperatura. Portanto, a equação geral dos gases pode ser aplicada com boa precisão nessas condições.
Questão 3. (a) Se o volume do cilindro for reduzido à metade e a temperatura for mantida constante, a pressão do gás no cilindro dobrará, de acordo com a Lei de Boyle (P1 * V1 = P2 * V2). (b) A relação entre pressão, volume e temperatura de um gás ideal é dada pela Equação dos Gases Ideais (PV = nRT), onde P é a pressão, V é o volume, n é a quantidade de substância (em mols), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura (em Kelvin). (c) Para calcular a pressão de um gás em um recipiente, utilize a Equação dos Gases Ideais (P = nRT / V), conhecendo o volume do recipiente (V), a quantidade de substância do gás (n) e a temperatura (T). Converta a temperatura para a escala Kelvin e use a constante dos gases ideais (R) com a unidade adequada.
Questão 4. D - Para identificar o gás com comportamento mais próximo ao de um gás ideal, é preciso analisar as características de cada gás, buscando aquele com baixa densidade e baixa interação entre as moléculas. Além disso, o gás ideal deve obedecer às leis de Boyle-Mariotte (volume inversamente proporcional à pressão), Charles (volume diretamente proporcional à temperatura) e Avogadro (volume diretamente proporcional à quantidade de matéria). O aluno deve escolher o gás que apresenta essas características.
Questão 5. A - A Lei de Boyle, uma lei fundamental na física, estabelece que a pressão (P) e o volume (V) de uma quantidade fixa de gás, mantida a uma temperatura constante, são inversamente proporcionais. Isso significa que, se o volume de um gás aumenta, a pressão diminui e vice-versa, desde que a temperatura permaneça constante. Matematicamente, isso é expresso como P x V = Constante. As outras opções apresentadas na questão são incorretas porque a relação entre pressão e volume não é uma fração fixa, mas uma constante que depende das condições específicas do gás.
Questão 6. B - De acordo com a Lei de Boyle, a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume, quando a temperatura é mantida constante. Isso significa que se o volume diminui, a pressão aumenta, e se o volume aumenta, a pressão diminui, desde que a temperatura não se altere. Matematicamente, a Lei de Boyle é expressa pela fórmula P1V1 = P2V2, onde P1 e V1 são a pressão e o volume iniciais, respectivamente, e P2 e V2 são a pressão e o volume finais, respectivamente. Neste caso, o volume inicial (V1) é 2 litros, a pressão inicial (P1) é 3 atmosferas e o volume final (V2) é 1 litro, pois o gás é comprimido para esse volume. Queremos encontrar a pressão final (P2). Aplicando a Lei de Boyle à fórmula, temos: P1V1 = P2V2. Substituindo pelos valores dados: 3 atm * 2 L = P2 * 1 L. Isolando P2, temos: P2 = (3 atm * 2 L) / 1 L. Portanto, a pressão resultante no cilindro, quando o gás é comprimido para 1 litro, será de 6 atmosferas.
Questão 7. D - 
Questão 8. C - A questão aborda a teoria dos gases ideais ou perfeitos. Segundo essa teoria, as moléculas de um gás ideal não exercem forças umas sobre as outras, exceto durante as colisões, que são perfeitamente elásticas. Isso significa que não há forças de atração ou repulsão entre as moléculas, a não ser no momento exato da colisão. As outras alternativas estão incorretas: as moléculas de um gás ideal são consideradas pontuais, ou seja, suas dimensões não são consideráveis; a pressão e a temperatura de um gás ideal são inversamente proporcionais quando o volume é constante (Lei de Gay-Lussac); a pressão e o volume são inversamente proporcionais quando a temperatura é constante (Lei de Boyle); e o volume e a temperatura são diretamente proporcionais quando a pressão é constante (Lei de Charles).
Questão 9. A
Questão 10. A alteração da pressão, mantendo constante a temperatura em um recipiente de volume fixo, afeta o número de mols do gás de acordo com a Lei de Boyle, que é uma das leis dos gases ideais e descreve a relação inversa entre a pressão e o volume de um gás mantendo a temperatura constante. A Lei de Boyle é expressa por PV = k, onde P é a pressão, V é o volume e k é uma constante. Se a pressão é dobrada, o volume do gás será reduzido à metade, e como o número de mols é uma medida da quantidade de matéria que permanece constante em sistemas fechados, o número de mols do gás também permanecerá inalterado. Isso significa que a densidade do gás aumentará, pois a mesma quantidade de matéria está ocupando um volume menor. No entanto, a densidade é uma propriedade macroscópica que se relaciona com o comportamento coletivo das partículas, e não com o conceito de mols individualmente. Portanto, o gás, em termos de número de mols, permanece inalterado. Esta conclusão é consistente com a Lei de Avogadro, que afirma que volumes iguais de gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas. Se o número de mols não se altera e a temperatura é mantida constante, a energia cinética média das moléculas do gás também permanece constante, o que sugere que a pressão é uma medida das forças de colisão das moléculas com as paredes do recipiente. Portanto, o aumento da pressão sob volume constante significa que as moléculas estão colidindo com mais força e com maior frequência, o que é um comportamento macroscópico que reflete as propriedades microscópicas das moléculas. A constante dos gases ideais (R) é uma combinação das constantes de todas as leis dos gases ideais e é expressa como R = k * N_A, onde k é a constante de Boltzmann e N_A é o número de Avogadro. A equação dos gases ideais, PV = nRT, onde n é o número de mols e R é a constante dos gases ideais, pode ser usada para relacionar a pressão, o volume, o número de mols e a temperatura em situações onde o gás se comporta idealmente.
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