Questões de Concurso Sobre gás ideal em física

Caminhões e tratores, em geral, utilizam motores Diesel, cuja ignição do combustível ocorre devido à compressão de uma mistura de ar e combustível. O ciclo Diesel ideal pode ser representado pelo diagrama pV abaixo, no qual os pontos A, B, C e D correspondem a estados termodinâmicos do gás, e as curvas 1, 2, 3 e 4 representam as transformações gasosas.



Sobre o ciclo Diesel ideal, analise as seguintes assertivas:
I. A temperatura do gás é maior no ponto C.
II. O gás recebe energia na forma de calor durante a transformação 2 e cede calor durante a transformação 4.
III. O gás realiza trabalho durante as transformações 2 e 3.


Quais estão corretas?

Para fazer a temperatura de 5 mols de um gás ideal aumentar 20 ^oC é necessário ceder a ele 500 cal sob a forma de calor, a pressão constante. Considere a constante universal dos gases 2 cal/(mol.K).
A menor quantidade de calor capaz de fazer essa massa gasosa sofrer esse acréscimo de 20 ^oC na temperatura é

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

Um mol de um gás ideal, inicialmente, ocupa o volume de 3,85 cm3 e temperatura igual a 27 ºC. Após sofrer uma transformação, a pressão reduz em 30 %, enquanto a temperatura aumenta em 12 %. Após a transformação, o volume será, APROXIMADAMENTE:

Dois mols de oxigênio, considerado um gás perfeito, ocupam o volume de 3 litros à temperatura de 27 °C. Adotando a constante dos gases perfeitos R = 8,3 J/mol K a pressão do gás é, em pascals,

Um gás ideal, confinado em um recipiente com pistão móvel, sofre uma transformação isobárica, com pressão igual a 1 atm. A temperatura inicial do gás confinado era 37 °C e a sua temperatura final é -3 °C. Considerando V₁ como sendo o volume antes da transformação e V₂ o volume após a transformação, o volume desse gás:

A função de distribuição de magnitude de velocidades possíveis de um gás hipotético é expresso por 𝐹(𝑣) = . Tendo em vista que esse gás obedece à relação de Boltzmann, 𝑆 = 𝑘_𝐵 𝑙𝑛(𝐹(𝑣)), qual expressão representa a variação de entropia que o sistema sofre ao passar do estado de equilíbrio 3. 𝑣₀ para o estado, também de equilíbrio, 2. 𝑣₀?

A primeira lei da termodinâmica, associada ao conceito de energia, pode ser expressa pela diferença entre o calor absorvido e o trabalho realizado nos processos termodinâmicos.

Um gás ideal no estado inicial está com pressão de 3 atm, volume de 1 L e energia interna de 456 J, após sofrer dois processos sucessivos: um isobárico, até atingir o volume de 3 L, e outro isocórico, até atingir o estado final com pressão de 2 atm, volume de 3 L e energia interna de 912 J.

Considerando que 1 atm . L = 100,0 J, assinale a alternativa que indica qual o calor trocado durante o processo, em Joules (J).

Na termodinâmica, o modelo mais simples estudado é dos gases ideais ou gases perfeitos, caracterizados pela equação geral dos gases ideais 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 (em que: P = pressão; V = volume; n = no de moles; R = constante universal dos gases; e T = temperatura absoluta).

Admita: 1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa = 1,01 x 10⁵ N.m^-2 e 𝑅 = 8,00 J.mol ⁻¹𝐾⁻¹ = 0,08 L.atm.mol ⁻¹𝐾 ⁻¹ .

O ar contido em uma sala de dimensões 5,00 m x 4,88 m x 3,00 m é considerado um gás ideal, com pressão de 1,0 atm e temperatura de 300 K.

Quantos moles de ar saem da sala caso a temperatura se eleve de 5 ºC e a pressão permaneça constante?

Considere uma situação hipotética envolvendo 25 mols de um gás ideal monoatômico que passa por um processo reversível de expansão isobárica. O gás inicialmente está a uma temperatura de 150 K e ocupa um volume de 2 m³. Durante esse processo, a temperatura cai para 100 K e o volume aumenta para 3 m³. Admitindo que esse gás apresenta um calor específico molar a volume constante de 4,1 J/molK, qual é, aproximadamente, a variação de entropia desse gás para essa situação hipotética? Considere R = 8,31 j/molK In  = 0,41 e In  = −0.41. 

Considere um balão meteorológico, constituído de um filme plástico expansível e preenchido com hidrogênio, que se comporta de maneira aproximada a um gás ideal, deslocando-se verticalmente na atmosfera devido exclusivamente às forças de empuxo e peso. Suponha que o balão seja liberado do nível do mar, em um dia cuja temperatura ambiente é de 27°C, com um raio aproximado de 1,5 m. À medida que o balão sobe até uma altitude de 45 km, onde a temperatura ambiente diminui em 40°C, a pressão no interior do balão reduz-se a 1/10 da pressão inicial. Nessas condições, o raio aproximado do balão, ao atingir a altitude máxima descrita, será de: 

A equação de Clapeyron para um gás ideal estabelece a relação da temperatura absoluta (T), da pressão (ρ) e do volume (V) desse gás com o número de moles (n) e a constante universal dos gases ideais (R). Admita que, após uma determinada transformação de um gás ideal de massa constante, sua pressão e seu volume duplicaram.

Nesse caso, a temperatura do gás, em grau Kelvin,

A partir da teoria cinética, tem-se que as moléculas de um gás mantêm um movimento aleatório e podem sofrer colisões. Entre duas colisões sucessivas, uma molécula se move em linha reta com velocidade uniforme. Tal percurso entre duas colisões sucessivas é chamado de Livre Caminho Médio e pode ser expresso pela equação:


onde λ é o livre caminho médio; d é o diâmetro da molécula; n é a densidade das moléculas no meio (moléculas/m³ ).
Considere uma amostra de oxigênio a 27 ºC e 1 atm (101,3×10³ Pa). Calcule o livre caminho médio da molécula de oxigênio, considerando o sistema como um gás ideal e que o tamanho da molécula de oxigênio é de 2,9 Å.
Dados: Constante de Boltzmann k = 1,381×10^-23 J.K^-1.
O valor calculado é, aproximadamente,

A figura 1 mostra esquematicamente a variação da pressão com o volume para um gás real em várias temperaturas, sendo T1 > T2 > T3 > T4 > T5. 





Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) diante de cada afirmativa a seguir.

( ) As curvas 1 e 2 seguem a Lei de Boyle para um gás ideal.
( ) O ponto P é conhecido como Ponto Triplo
( ) O ponto N é chamado de Ponto Crítico.
( ) O material no ponto Q está em estado líquido.

Assinale a alternativa com a sequência correta.

Uma certa massa de gás ideal está num estado termodinâmico em que a pressão vale P₀, o volume vale V₀, e a temperatura vale T₀. Essa massa de gás sofre um processo termodinâmico, e o volume passa a ser V, a pressão passa a ser P, e a temperatura passa a ser T. Sabe-se que P = 4P₀ e T = 2T₀. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do volume V em função do volume V₀.

Em sala de aula, um professor afirma que os gases perdem ou ganham calor e que isso ocorre devido à diferença de temperatura entre eles ou ao trabalho realizado.
A afirmação desse professor

Calcule a temperatura de um gás sabendo que sobre ele atua uma pressão atmosférica de 0,82 atm e supondo que 4 mols desse gás ocupa um volume de 300L.
(Considere: R = 0,082 atm . L/mol . k.)