Exercícios Transformações Gasosas Física

Exercícios sobre Transformação Isotérmica Isobárica e Isovolumétrica

Questão 1. Um gás é aquecido dobrando-se a temperatura em Kelvin e mantendo o volume constante. Sabe-se que a relação p.V/T se conserva do inicial ao final próximo ao conceito de gás ideal. O que se pode dizer sobre a pressão desse gás?

a) Fica igual.

b) Dobra.

c) Triplica.

d) Fica a metade.

e) Fica um terço.

Questão 2. Um mol de gás perfeito no estado A tem pressão de 2 atm, volume de 3 litros e temperatura de 27 °C. Esse gás sofre uma transformação isobárica, indo para o estado B, e, após sofre uma transformação isotérmica, atinge o estado C, no qual sua pressão é 4 atm, seu volume é 2 litros e sua temperatura é 127 °C. O volume do gás no estado B, em litros, é:

a) 2

b) 3

c) 4

d) 5

e) 6

Questão 3. Um balão de festa com 1 litro de ar a 27°C é posto em uma caixa de isopor junto com gelo seco a -78°C até que o balão fique a -73°C. Considere o ar como um gás ideal e que a pressão se manteve constante. Qual o volume final do balão?

a) 0,22 litro

b) 0,67 litro

c) 1,45 litro

d) 2,50 litros

e) 7,80 litros

Questão 4. Um aluno tipo “cabeça de vento”, cujo interior da cabeça equivale a “perfeito gás”, a 1 atm e 27°C, em uma prova de Física tem esse gás superaquecido a 627°C e a volume constante. Qual a pressão final na cabeça da criatura?

a) 1 atm

b) 2 atm

c) 3 atm

d) 4 atm

e) 5 atm

Questão 5. Inicialmente, temos dois recipientes A e B, onde são colocados 10 litros de oxigênio a 4 atm em A, e 5 litros de nitrogênio, também a 4 atm, em B. A temperatura em A é T_A e em B é T_B. Em seguida, o oxigênio e o nitrogênio são transferidos para um único recipiente C, de volume igual a 10 litros. A temperatura em C é T_C. Se T_A=T_B=T_C e se desprezamos o volume de ar no interior dos recipientes, bem como as trocas de calor com o meio ambiente, a pressão final em C será de:

a) 2,4 atm

b) 6,0 atm

c) 24 atm

d) 60 atm

e) 80 atm

Questão 6. (Fuvest)  Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condições normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses cilindros, cujas características estão indicadas na tabela, alimentam máscaras que se acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente. Nesse caso, a duração do ar de um desses cilindros seria de 

a) 20 minutos.

b) 30 minutos.

c) 45 minutos.

d) 60 minutos.

e) 90 minutos.

Questão 7. (Fuvest) Em um “freezer”, muitas vezes, é difícil repetir a abertura da porta, pouco tempo após ter sido fechado, devido à diminuição da pressão interna. Essa diminuição ocorre porque o ar que entra, à temperatura ambiente, é rapidamente resfriado até a temperatura de operação, em torno de -18 °C . Considerando um “freezer” doméstico, de 280 L, bem vedado, em um ambiente a 27 °C e pressão atmosférica P₀, a pressão interna poderia atingir o valor mínimo de

Considere que todo o ar no interior do “freezer”, no instante em que a porta é fechada, está à temperatura do ambiente.

a) 35 % de P₀

b) 50 % de P₀ 

c) 67 % de P₀

d) 85 % de P₀

e) 95 % de P₀

Questão 8. (Fuvest) Um laboratório químico descartou um frasco de éter, sem perceber que, em seu interior, havia ainda um resíduo de 7,4 g de éter, parte no estado líquido, parte no estado gasoso. Esse frasco, de 0,8 L de volume, fechado hermeticamente, foi deixado sob o sol e, após um certo tempo, atingiu a temperatura de equilíbrio T = 37 °C, valor acima da temperatura de ebulição do éter. Se todo o éter no estado líquido tivesse evaporado, a pressão dentro do frasco seria  

a) 0,37 atm. 

b) 1,0 atm.

c) 2,5 atm. 

d) 3,1 atm.

e) 5,9 atm.

Note e anote: No interior do frasco descartado havia apenas éter; Massa molar do éter = 74 g ; K = °C + 273; R (constante universal dos gases) = 0,08 atm.L / (mol.K).

Questão 9. (Fuvest) Para impedir que a pressão interna de uma panela de pressão ultrapasse um certo valor, em sua tampa há um dispositivo formado por um pino acoplado a um tubo cilíndrico, como esquematizado na figura ao lado.

Enquanto a força resultante sobre o pino for dirigida para baixo, a panela está perfeitamente vedada. Considere o diâmetro interno do tubo cilíndrico igual a 4 mm e a massa do pino igual a 48 g. Na situação em que apenas a força gravitacional, a pressão  atmosférica e a exercida pelos gases na panela atuam no pino, a pressão absoluta máxima no interior da panela é

a) 1,1 atm

b) 1,2 atm

c) 1,4 atm

d) 1,8 atm

e) 2,2 atm

Questão 10. (Fuvest) Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A→B, B→C e C→A, conforme o diagrama p-V apresentado na figura abaixo.

A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:

I.                        O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.

II.                      A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A.

III.                     Durante a transformação A→B, o gás recebe calor e  realiza trabalho.

Está correto apenas o que se afirma em

a) I.

b) II.

c) III.

d) I e II.

e) II e III.

Note e adote: o gás deve ser tratado como ideal; a transformação B→C é isotérmica.

Questão 11. (Fuvest) Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua boca, no qual um êmbolo pode se movimentar sem atrito, mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como ilustra a figura. 

Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à temperatura de 27 °C. O volume de ar na garrafa é igual a 600 cm³ e o êmbolo tem uma área transversal igual a 3 cm². Na condição de equilíbrio, com a pressão atmosférica constante, para cada 1 °C de aumento da temperatura do sistema, o êmbolo subirá aproximadamente

a) 0,7cm

b) 1,4cm

c) 2,1cm

d) 3,0cm

e) 6,0cm

Questão 12. (Unesp) Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL, contém 35 mL de remédio, sendo o volume restante ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma seringa nesse frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado ou saído ar do frasco. Considere que durante o processo a temperatura do sistema tenha permanecido constante e que o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás ideal.

Na situação final em que a seringa com o medicamento ainda estava encaixada no frasco, a retirada dessa dose fez com que a pressão do ar dentro do frasco passasse a ser, em relação à pressão inicial,

a) 60% maior.

b) 40% maior.

c) 60% menor.

d) 40% menor.

e) 25% menor.

Questão 13. (Unesp) A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.

O processo de liofilização segue as seguintes etapas:

I.                  O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 ºC, para que a água contida nele seja solidificada.

II.                Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.

O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.

A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é

a) 4 e 1.

b) 2 e 1.

c) 2 e 3.

d) 1 e 3.

e) 5 e 3.

Questão 14. (Unesp) Entre 6 e 23 de fevereiro aconteceram os Jogos Olímpicos de Inverno de 2014. Dentre as diversas modalidades esportivas, o curling é um jogo disputado entre duas equipes sobre uma pista de gelo, seu objetivo consiste em fazer com que uma pedra de granito em forma de disco fique o mais próximo de um alvo circular. Vassouras são utilizadas pelas equipes para varrer a superfície do gelo na frente da pedra, de modo a influenciar tanto sua direção como sua velocidade. A intensidade da fricção e a pressão aplicada pelos atletas durante o processo de varredura podem fazer com que a velocidade da pedra mude em até 20% devido à formação de uma película de água líquida entre a pedra e a pista.

O gráfico apresenta o diagrama de fases.

Com base nas informações constantes no texto e no gráfico, a seta que representa corretamente a transformação promovida pela varredura é a de número

a) 3.

b) 2.

c) 4.

d) 1.

e) 5.

Questão 15. (Unesp)

O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor.

(http://super.abril.com.br. Adaptado.)

Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido

a) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, não retendo energia térmica e esfriando.

b) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.

c) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando-o.

d) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.

e) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe  e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar.