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Termodinâmica

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Questão 24. Suponha que 1,00 L de um gás com γ = 1,30, inicialmente a 273 K e 1,00 atm, é comprimido adiabaticamente, de forma brusca, para metade do volume inicial. Determine (a) a pressão final e (b) a temperatura final. (c) Se, em seguida, é resfriado para 273 K à pressão constante, qual é o volume final?

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Questão 9. Uma bolha de ar com 20 cm3 de volume está no fundo de um lago com 40m de profundidade, onde a temperatura é 4,0 oC. A bolha sobe até a superfície, que está à temperatura de 20 oC. Considere a temperatura da bolha como sendo a mesma que a da água em volta. Qual é o volume da bolha no momento em que chega à superfície.

Questão 29. Um mol de um gás ideal, com γ7/5, está contido num recipiente, inicialmente a 1 atm e 27◦C. O gás é sucessivamente: i) comprimido isobaricamente até 3/4 do volume inicial V0; ii) aquecido, a volume constante, até voltar à temperatura inicial; iii) expandido a pressão constante até voltar ao volume inicial; iv) resfriado, a volume constante, até voltar à pressão inicial. Desenhe o diagrama V-p associado. a) Calcule o trabalho total realizado pelo gás. b) Calcule o calor total fornecido ao gás nas etapas (i) e (ii). c) Calcule as temperaturas máxima e mínima atingidas. d) Calcule a variação de energia interna no processo (i) + (ii).

Questão 30. Uma amostra de oxigênio com um volume de 1000 cm3 a 40,0 oC e 1, 01 × 105 Pa se expande até um volume de 1500 cm3 a uma pressão de 1, 06 × 105 Pa. Determine (a) o número de mols de oxigênio presentes na amostra e (b) a temperatura final da amostra.

O tubo de vidro de um barômetro de mercúrio tem seção reta de 1 cm2 e 90 cm de altura acima da superfície livre do reservatório de mercúrio. Num dia em que a temperatura ambiente é de 20◦ e a pressão atmosférica verdadeira é 750 mm/Hg, a altura da coluna barométrica é de 735mm. Calcule a quantidade de ar (em moles) aprisionada no espaço acima da coluna de mercúrio.

O ar que inicialmente ocupa 0,140 m3 à pressão manométrica de 103,0 kPa se expande isotermicamente até atingir a pressão de 101,3 kPa e, em seguida, é resfriado à pressão constante até voltar ao volume inicial. Calcule o trabalho realizado pelo ar. Pressão manométrica é a diferença entre a pressão real e a pressão atmosférica.

No intervalo de temperaturas de 310K a 330K, a pressão p de um certo gás não ideal está relacionada ao volume V e à temperatura T através da equação p = (24, 9J/K) TV − (0, 00662J/K2) T2V. Qual é o trabalho realizado pelo gás se a temperatura aumenta de 315K para 325K enquanto a pressão permanece constante?

Uma bolha de ar com 20 cm3 de volume está no fundo de um lado com 40m de profundidade, onde a temperatura é 4,0 oC. A bolha sobe até a superfície, que está à temperatura de 20 oC. Considere a temperatura da bolha como sendo a mesma que a da água em volta. Qual é o volume da bolha no momento em que chega à superfície.

A temperatura e pressão da atmosfera solar são 2, 00×106K e 0,0300 Pa. Calcule a velocidade média quadrática dos elétrons livres (de massa igual a 9, 11 × 10−31 kg) na superfície do Sol, supondo que se comportam como um gás ideal.

Faça uso de uma tabela periódica para responder as questões abaixo. (a) Calcule a velocidade quadrática média de uma molécula de nitrogênio a 20,0 ◦C. (b) Calcule a velocidade quadrática média dos átomos de hélio a 1000K. (c) A menor temperatura possível no espaço sideral é 2,7K. Qual é a velocidade média quadrática de moléculas de hidrogênio a essa temperatura?

Determine o valor médio da energia cinética de translação das moléculas de um gás ideal (a) a 0, 00◦C e (b) 100◦C. (b) Qual é a energia cinética de translação média por mol de um gás ideal a (c) 0, 00◦C e (d) 100◦C.

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Questão 30. Uma amostra de oxigênio com um volume de 1000 cm3 a 40,0 oC e 1, 01 × 105 Pa se expande até um volume de 1500 cm3 a uma pressão de 1, 06 × 105 Pa. Determine (a) o número de mols de oxigênio presentes na amostra e (b) a temperatura final da amostra.

A temperatura e pressão da atmosfera solar são 2, 00×106K e 0,0300 Pa. Calcule a velocidade média quadrática dos elétrons livres (de massa igual a 9, 11 × 10−31 kg) na superfície do Sol, supondo que se comportam como um gás ideal.

Determine o valor médio da energia cinética de translação das moléculas de um gás ideal (a) a 0, 00◦C e (b) 100◦C. (b) Qual é a energia cinética de translação média por mol de um gás ideal a (c) 0, 00◦C e (d) 100◦C.

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