UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL LISTA DE EXERCÍCIOS TEORIA CINÉTICA DOS GASES

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL LISTA DE EXERCÍCIOS TEORIA CINÉTICA DOS GASES

Ref. Tópicos de Físico-Química

1. (1.2) A energia cinética média de translação de um mol de oxigênio é igual a 250 J numa certa temperatura. Qual será a velocidade eficaz nestas condições? Resposta: 125 m.s-1

1. (1.3) Qual a velocidade média das moléculas de metano na temperatura de 27ºC? A que temperatura as moléculas de argônio possuirão tal velocidade média?

Resposta: 630,2 m.s-1

1. (1.5) Que relação existe entre a velocidade média das moléculas de um gás maxweliano a 150ºC e a 25ºC?

Resposta: 1,19

1. (1.7) Calcule a fração de moléculas de hidrogênio que possui energia cinética translacional superior a kT na temperatura de 25ºC.

Resposta: 0,574

1. (1.8) Um recipiente de cinco litros de capacidade contém 142 gramas de cloro sob pressão de 10 atm. Calcule o número de moléculas de cloro que, nestas condições, possuem velocidade superior à velocidade mais provável. Resposta: 6,91x1023 moléculas

1. (1.9) Calcule o número de moléculas de hidrogênio, contidas em um litro de gás sob pressão de 1 atm e na temperatura de 27ºC, que apresentam energias compreendidas entre 5 kT e 10 kT

Resposta: 4,12x1020 moléculas

1. (1.13) Um recipiente esférico de 2 litros de capacidade contém He sob pressão de 6 atm. A velocidade média das moléculas de He nessas condições é de 1,5x103 m.s-1. Calcule a massa de He que deve ser adicionada, isotermicamente, ao recipiente para que o número de moléculas com velocidade superior à velocidade média seja de 3x1023 .

Resposta: 2,9x10-3 kg

1. (1.14) Supondo que a temperatura da atmosfera terrestre Permanece constante, igual a 25ºC, calcule a altura acima do nível do mar para a qual a pressão barométrica se reduz à metade. (Considere a massa molar média do ar como sendo igual a 28,8 x10-3 kg.mol-1).

Resposta: 6078,4 m

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1. (1.15) Calcule qual será a composição do ar atmosférico a 10000 m de altitude supondo que a atmosfera possui uma temperatura constante de 25ºC. A composição do ar ao nível do mar é: 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio em volume. Resposta: N2=0,825 O2=0,175

1. (1.19) Calcule o coeficiente de variação do volume de um balão sonda com a altitude, em torno de 5000 m, em um planeta cuja atmosfera é constituída exclusivamente de metano e cuja aceleração gravitacional é de 5 m.s-2. Admita que a temperatura da atmosfera do planeta seja constante e igual a –73 ºC. Resposta: 6,11x10-5 m-1 coef.= 1/Vo(dV/dh)

1. (1.22) A entalpia de um mol de oxigênio gasoso pode ser fornecida pela expressão:

H=cte+7,667T +3x10-4 T2 cal.mol-1

Estime a temperatura característica de vibração das moléculas do gás. Resposta: 968 K

1. (1.24) Certo gás possui moléculas triatômicas lineares. Na temperatura de 27ºC sua capacidade térmica a pressão constante é CP =36,82 J.mol-1K-1. Sabendo que as temperaturas características de vibração da molécula são iguais duas a duas, e que uma delas é 1200 K, estime as outras temperaturas características de vibração.

Resposta: 1579 K

1. (1.26) A relação entre as capacidades térmicas a pressão constante e a volume constante de um gás diatômico é 1,34 a uma dada temperatura e 1,31 a uma temperatura 100 ºC acima daquela. Estime a temperatura característica de vibração do gás.

Resposta: 526 K

1. (1.27) Um recipiente cúbico de 10 cm de aresta contém oxigênio a uma pressão de 1 atm na temperatura de 25 ºC. Calcule o número de colisões das moléculas de gás contra as paredes do recipiente por unidade de tempo. Resposta: 1,64x1026 colisões

1. (1.29) Uma linha de vácuo, operando a 27 ºC, possui um volume de 10 litros e em seu interior a pressão é, inicialmente, de 1X 10-4 mmHg. Um orifício, com área de 5X 10-5 cm2, permite que o ar externo penetre na linha. A pressão externa é de 1 atm e a massa molar média do ar pode ser considerada igual a 29 g.mol-

1. Calcule o tempo necessário para que a pressão na linha de vácuo atinja o valor de 10-2 mmHg.

Resposta: 0,223 s

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1. (1.35) Qual o tempo necessário para que a pressão em uma linha de vácuo aumente 10 vezes, considerando que a pressão de trabalho da linha é de 10–5 mmHg e que um orifício circular de 2x10-2 mm de raio é o responsável pelo aumento da pressão? O volume total da linha é de 50 litros, a temperatura de trabalho é de 300 K e a pressão externa é de 1 atm. A massa molar média do ar é de 28,9 g.mol–1.

Resposta: 0,04 s

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