Questões de Vestibular Sobre gás ideal em física

Os trabalhos W_I e W_II, realizados pelo gás nos processos I e II, valem respectivamente

Considere as afirmações abaixo, sobre o comportamento térmico dos gases ideais.

I - Volumes iguais de gases diferentes, na mesma temperatura inicial, quando aquecidos sob pressão constante de modo a sofrerem a mesma variação de temperatura, dilatam-se igualmente.

II - Volumes iguais de gases diferentes, na mesma temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas.

III- Uma dada massa gasosa, quando mantida sob pressão constante, tem temperatura T e volume V diretamente proporcionais.

Quais estão corretas?

Uma amostra de gás ideal está contida em um cilindro metálico que está imerso em uma grande quantidade de água a temperatura constante. O gás é comprimido lentamente numa transformação isotérmica. A variação da energia interna do gás (ΔU) e o trabalho W realizado pelo gás nesse processo são:

Antes de viajar, o motorista calibrou os pneus do seu carro a uma pressão de 30psi quando a temperatura dos pneus era de 27ºC. Durante a viagem, após parar em um posto de gasolina, o motorista percebeu que os pneus estavam aquecidos. Ao conferir a calibragem, o motorista verificou que a pressão dos pneus era de 32psi.

Considerando a dilatação do pneu desprezível e o ar dentro dos pneus como um gás ideal, assinale a alternativa que MELHOR representa a temperatura mais próxima dos pneus.

Um gás perfeito realiza o ciclo esquematizado no diagrama de trabalho no sentido ABCA. Determine o valor trabalho, em módulo, realizado no processo A → B → C.

(Dados: 1,0 atm = 105 N/m² e 1,0 litro = 10^-3 m³ ). 

Uma amostra de gás ideal está aprisionada em uma seringa de vidro que está em contato térmico com o meio ambiente. Lentamente, o êmbolo é pressionado (sem deixar escapar gás) até que o volume do gás diminui à metade e a sua pressão é dobrada.

Sobre a temperatura T do gás e o sinal do trabalho realizado por ele, nesse processo, conclui-se que

Uma amostra de um gás ideal ocupa, inicialmente, um volume V₀ , sendo sua temperatura T₀ e pressão 3P₀ . O gás sofre uma transformação em duas etapas. Na primeira etapa, a pressão do gás passa de 3P₀ para 2P₀ mantendo o volume do gás constante igual a V₀ e atingindo a temperatura final T₁ . Na segunda etapa, o volume do gás muda para 2V₀ , mantendo pressão do gás constante em 2P0 e atingindo a temperatura final T₂. As relações entre T₀ , T₁ e T₂ são:

Uma das formas de transformar calor em trabalho é por meio de máquinas térmicas. Um recipiente completamente fechado contendo um gás ideal, em que uma de suas faces, em forma de um êmbolo, possui liberdade de se mover em uma dada direção é um sistema termodinâmico simples que pode servir para exemplificar uma máquina térmica. Nesse exemplo, quando uma fonte de calor fornece energia ao gás, dependendo das condições, as transformações podem fazer com que o êmbolo se mova, realizando um trabalho. Na figura (A), está indicada a situação inicial de um gás ideal em condições de temperatura (T₀), volume (V₀) e pressão (P₀), com o êmbolo recebendo uma resistência externa (R₀) e, na figura (B), estão indicadas as condições finais após o gás receber calor, sofrer um aquecimento e uma expansão, com temperatura (T_F), volume (V_F), pressão (P_F) e recebendo uma resistência externa (R_F).

Considerando-se que, no caso da figura, as forças de resistências inicial (R₀) e final (R_F) são diferentes, é correto afirmar que

Fazer vácuo significa retirar o ar existente em um volume fechado. Esse processo é usado, por exemplo, para conservar alimentos ditos embalados a vácuo ou para criar ambientes controlados para experimentos científicos. A figura abaixo representa um pistão que está sendo usado para fazer vácuo em uma câmara de volume constante V_C = 2,0 litros. O pistão, ligado à câmara por uma válvula A, aumenta o volume que pode ser ocupado pelo ar em V_P = 0,2 litros. Em seguida, a válvula A é fechada e o ar que está dentro do pistão é expulso através de uma válvula B, ligada à atmosfera, completando um ciclo de bombeamento. Considere que o ar se comporte como um gás ideal e que, durante o ciclo completo, a temperatura não variou. Se a pressão inicial na câmara é de P_i = 33 P_a, a pressão final na câmara após um ciclo de bombeamento será de

A variação de pressão sobre o peixe, durante seu deslocamento até a superfície, corresponde, em atmosferas, a:

Um peixe ósseo com bexiga natatória, órgão responsável por seu deslocamento vertical, encontra-se a 20 m de profundidade no tanque de um oceanário.

Para buscar alimento, esse peixe se desloca em direção à superfície; ao atingi-la, sua bexiga natatória encontra-se preenchida por 112 mL de oxigênio molecular.

Considere que o oxigênio molecular se comporta como gás ideal, em condições normais de temperatura e pressão. Quando o peixe atinge a superfície, a massa de oxigênio molecular na bexiga natatória, em miligramas, é igual a:

De acordo com dados de um fabricante de fogões, uma panela com 2,2 litros de água à temperatura ambiente chega a 90 °C em pouco mais de seis minutos em um fogão elétrico. O mesmo teste foi feito em um fogão convencional, a GLP, sendo necessários 11,5 minutos. Sobre a água aquecida, é correto afirmar que

O combustível acondicionado no interior de um botijão de GLP – gás liquefeito de petróleo – de 13 kg ocupa aproximadamente 15% do espaço no estado gasoso, o restante encontra-se no estado líquido. Estando a fase gasosa e a fase líquida em equilíbrio térmico, é correto afirmar que

Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 10⁴ kg de água a 227 ºC e sob 30 atm, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica.

Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal.

O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a:

Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 ºC. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 ºC. (Considere que a temperatura de 0 ºC corresponde a 273 K)
Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros.

No Texto 7 há a passagem “bujão de gás explodindo mesmo à minha frente". Considere um botijão contendo gás em seu interior a uma pressão superior à atmosférica. Considerando-se o volume desse botijão igual a 108 litros, analise os itens que se seguem:      

I-O gás no interior do botijão está em CNTP.    

II- Se o botijão não suportar a pressão interna e explodir, isto pode ser considerado um processo adiabático.

III- Se houver um grande vazamento no botijão, fazendo que a pressão interna caia repentinamente, sua temperatura cairá, podendo formar cristais de gelo nas suas paredes externas.

IV- Supondo-se que um botijão suporte uma pressão interna máxima de 15 atm e que, na temperatura ambiente de 27 ºC, a pressão interna seja igual a 5 atm e todo o seu conteúdo se encontre no estado gasoso, comportando-se como um gás ideal. Nessas condições, então, o botijão explodirá se for aquecido até 427 ºC.

Com base nas sentenças anteriores, marque a alternativa em que todos os itens estão corretos:

Um mergulhador precisa encher seu tanque de mergulho, cuja capacidade é de 1,42 × 10^-2 m³, a uma pressão de 140 atm e sob temperatura constante.
O volume de ar, em m³, necessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm, é aproximadamente igual a:

Um gás ideal sofre uma compressão isobárica tal que seu volume se reduz a 2/3 do inicial.

Se a temperatura inicial do gás era de 150 °C, a temperatura final, em °C, é:

Gases, vapores e misturas de gases e vapores, quando afastados de seus pontos de liquefação, apresentam um comportamento comum descrito pela equação pV=nRT. Portanto, nas mesmas condições de pressão e temperatura, esses sistemas, para um mesmo volume, apresentarão a mesma quantidade de partículas. Assim, se uma molécula de água ingressar no ar, alguma outra deverá sair.

Aplicando essas considerações para o ar seco (com pouco ou nenhum vapor de água) e para o ar úmido (com vapor de água), afirma-se:

I. O ar úmido é mais denso que o ar seco, pois o vapor de água (H₂O) é mais denso do que o ar seco.

II. O ar úmido é menos denso que o ar seco, porque a massa da molécula de água é menor do que a das moléculas de oxigênio (O₂ ) e nitrogênio (N₂ ).

III. O ar seco é menos denso que o ar úmido, porque apresenta menor quantidade de moléculas.

A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são:

Considere um gás ideal, contido em um êmbolo de paredes diatérmica em contato com um banho térmico a uma temperatura T. Aumentando-se a pressão do sistema em duas vezes e meia, a variação percentual de volume do sistema será de