Questões resolvidas de Teoria Cinética dos Gases (Física II), Exercícios de Física

Baixe Questões resolvidas de Teoria Cinética dos Gases (Física II) e outras Exercícios em PDF para Física, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA FÍSICA 2 PROFESSOR: Me. Gerson Anderson de Carvalho Lopes Lista 6 Data de entrega: até 24/12/2020. Lei dos gases ideais 1) (1,0 ponto) Uma amostra de oxigênio com um volume de 1000 cm3 a 40,0°C e 1,01 × 105 Pa se expande até um volume de 1500 cm3 a uma pressão de 1,06 × 105 Pa. Determine: (a) (0,5 ponto) o número de mols de oxigênio presentes na amostra; (b) (0,5 ponto) a temperatura final da amostra. Trabalho realizado por um gás 2) (1,3 ponto) No intervalo de temperaturas de 310 K a 330 K, a pressão p de certo gás não ideal está relacionada ao volume V e à temperatura T pela equação: 𝑝 = (24,9 𝐽 𝐾 ) 𝑇 𝑉 − (0,00662 𝐽 𝐾2 ) 𝑇2 𝑉 Qual é o trabalho realizado pelo gás se a temperatura aumenta de 315 K para 325 K enquanto a pressão permanece constante? Pressão de um gás 3) (1,0 ponto) Um feixe molecular de oxigênio, contendo 1010 moléculas/cm3 de velocidade média 500 m/s, incide sobre uma placa segundo um ângulo de 30º com a normal à placa. Calcule a pressão exercida pelo feixe sobre a placa, supondo as colisões perfeitamente elásticas. Energia cinética média 4) (1,5 ponto) Você enche um balão esférico até que ele tenha um diâmetro de 50,0 cm, a pressão absoluta dentro dele seja igual a 1,25 atm e a temperatura seja 22,0 °C. Considere que todo o gás seja N2, com massa molar igual a 28,0 g/mol. (a) (0,4 ponto) Encontre a massa de uma única molécula de N2. (b) (0,4 ponto) Quanta energia cinética translacional uma molécula comum de N2 possui? (c) (0,4 ponto) Quantas moléculas de N2 há nesse balão? (d) (0,3 ponto) Qual é a energia cinética translacional total de todas as moléculas no balão? Livre caminho médio 5) (1,0 ponto) O livre caminho médio em hélio gasoso a 1 atm e 15ºC é 1,862 × 10−5𝑐𝑚. (a) (0,5 ponto) Calcule o diâmetro efetivo de um átomo de hélio. (b) (0,5 ponto) Estime o número médio de colisões por segundo que um átomo de hélio sofre nessas condições. Distribuição de velocidades de Maxwell 6) (1,0 ponto) Obtenha, por integração, a expressão para 𝑣𝑚é𝑑 a partir da distribuição de velocidades de Maxwell. 7) (1,0 ponto) Obtenha, pelo método do máximo de uma função, a expressão para 𝑣𝑝 a partir da distribuição de velocidades de Maxwell. 8) (1,0 ponto) Obtenha, por integração, a expressão para 𝑣𝑟𝑚𝑠 a partir da distribuição de velocidades de Maxwell. Energia interna e calores específicos a volume constante e pressão constante 9) (1,2 ponto) Quando 20,9 J foram adicionados na forma de calor a certo gás ideal, o volume do gás variou de 50,0 cm3 para 100 cm3 enquanto a pressão permaneceu em 1,00 atm. (a) (0,4 ponto) De quanto variou a energia interna do gás? Se a quantidade de gás presente era 2,00 × 10–3 mol, determine: (b) (0,4 ponto) CP. (c) (0,4 ponto) CV. bodbdbdddddddIdACdCCE data 44 "OA JUzA DVD DO V= 500 m 4 | Vk z Vea OE ? = = so VE ali.) ini miQal= Axib ua: DA wa | Luas Sb xÃO Ka P= A (40) (324,66 x40) (a s0N3)Ê = 4; 3932440 NJ Lx de O! Lay am = (OD p: Gta E GO x402m | fica o NM; LM (7) ; “lgluudo BZ 225 | DE Mio E Muse otma briga a) (o fd? po) Ectrz Kb gba EPE O Jeni Nini? jd) Boa ktr ago E) Rida | EA z midis nine nim &menMM > men, um = Ai ae 25eA MM A Na co GOÊtdO a ma 65 409, ele ad nim Md se LÓ EP pan pó et E E apre of 5 +) Soburmon qua: Kir= myto a tombo: Po Nm ly) — Eu 4 A V Alcon ldiro E on vi= o. ps! pre, AL E imunto mãos Ddimumpêi E tdên ico, as Mir my IN » a “UN CH má, y 82H protue 236% c G0Ax 10" moto kbps 6 itid a) data ...s V0ODOOO " N=Gonio Las pSuyg o? | emos Lata 0,032 x 195 | Ee r A 7 1) = OB ao motel oo storm N=2,024A4S 2 adgeNa) d) Kite =No Ki = ot E Ai e 42,51 per parar (BN ad Me; p= 4,362m40m = 4 r62x40 tm, P= Satom T=IsCÊ rg ; PETER paia 2 : a) de (Me)? ds A. SAE: SETE, Enadd? Edi 8) “At Map: PV=nRI m= PY = N = PM => N =? Na RT ncia RE NRO Mag: mt=N —hogo nt= PN e então: dz ) RT Y AT VyZa PuuÁ d=| 82444 (Nm molix). 288 4 14, (Zn 101525 de (Nut) 60240 meli + 48626! d= [2284 5492 End Das O pai) renas Be MesZOBáadO MR, 48162 4 og van Nome dr Be pencorra vam » priameato X so grendo ca , obs mconra N rolo OLA eo Aa N- grama  9000000 Pontounto o né de RE pon ptquando o RR A N E Vmia, a Moo, nabemss Gael nai = At k V Ne E aa -R ainda aids Wolumol = UAo” ea lcaal ca ssilisa aa = A E DE dpi a | meses MM pttado X Rue) far TO col E ÃO DO O. E al Quuabões | porom ces E pela em | polhan RO SoM amviadoas no SIGA. E Ee Q- e - poAN do! ia E AV = 20,9 401325102 (50. 16º gi | ERRO ou nu=45855] 4 irado] Ei a ="0,10 rel PARAT => AT: 240 mn * Onda o o primiimo tarmo do primeira erémt st onuka pers O Aun mimador vor erra ANCAD n sdaminte que o munido. Portanto, Ex inte qual voke : T-4 (44) Voltomdo em (3): Vmtd=1/ E8RTAA + nm Veto = sRT V nm ZM C&. D. Por. Gerson. Ancerson. 1 À Auf ouição da probafitidade da MoaudS e -(mv: a - Denomos cobrar « velocidade mess reveals ; RD £) a vttveidhade com a meio probabilidade, O rue emrugo- panda co máximo da diluição. Fazemos: df -o (2) dv q hoge: d[u Ma o UMVPARD) Av «Íes) VA [-o => 3a 2 aero” Divipin M M pese et fo é “” DO an RT av CONSTANTES dt e iv 2) =p ABRIVOO PELA Resta dv DO PRODUTO ta AA ad) e cla no AN ve ).€ GY = fi e (ans Jo ART É como a exponincial É Memprt du qurenta de “eo polemos comatá-Ra dos dio lados: (JL » Vl= RT + ART Esta La ra AACUA proveival froF. GERSON foDerson. & À ylocdade mídia quadrática Vem £ depimida como a xeir adrada &a mébia Ses yilveideades «o quadrado dos po Cculas do qo: Vems = V anil (4) Pora coteulor Vyms davimos primero avolicr (vDmeil utilizando a dunfrubuicêo da velo dades due Movel: Oty)= Ao, LMVÉIA RT) Pe) Am sc) 4 e (2) A mídia dos viloedeadas ao quadrado g: (VI uiol = pe Pav (5) x o Substituindo ( 2) (3) James: - (At) ye 7 vm = pr tal) e (oi) «dv ko, Ar RT A es . MM t. (vid Ma. fer id | vio (5)* AN Eu) 2a RT mg epi Ir Devemos rupsoÊNtt & imtronod vm (4); qual vamos chemmen de T. Por, onte de omolini-Ra voos omadisem vam + Caro mais mmplis; quer mos sera BR: G = Med (5) o Ê imte em (5) x dama imticpal Guirsiama (G)« vei mon pata a repouta T. Primina mente, LD UUvinos G usando ouina variava da imfiação: G= [e Tay (6) Oz toko, a imitanal am (6) £a misma de (5), ia (43) Su u ART 9 Vontonto, pona corhean Ijepinas precisomos na bro valon de dE. Pora voo usarmos o ramultado em (45): da? ! G= Aya = LT de + de - ENnfi ata cria z da e 2 de. LT (49) da Y Di pum ciendo da mono: «de. am (2) o dG = 3Vn “o (ão) AA q 2 d dt 3 Usando 2» runultado “um UM), temos pontes: -5 [near = qa a (24) g do (48): F Compaxando com Tt Dem o ART —————— — [= 3 Nm (28 - 3 Vn (2a )(28) 8 mM 8 A M - a. (tar InRT O. 3 RT der 8 m Ca 8 Me mM Pon tonto Te 3 R14/20RT (42) a z mM TA Ss 5 em VImid = Hey 3RTO[ARRT 2 GuRT [00 asRT In RT a mM Mm ME WRP mM - GnRT Mo E EnRTEO Mo * 9 tino: (aja B8T | (33) Agora, utilizando (4): Vrms Vivid = Pio) Essa £ a viovodade mídia quadnárica ProF. GERSON ANDERSON. Prof. Gerson Anderson (gerson.lopesQueap.edu.br)