Exercícios Resolvidos de Termodinâmica e Gases Ideais
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Exercícios de Termodinâmica e Gases Ideais
Cálculo de Mols de um Gás Ideal
Um gás ideal ocupa um volume de 100 cm³ a 20 °C e uma pressão de 100 Pa. Determinar o número de mols do gás no recipiente.
Dados: 1 m³ = 10⁶ cm³, 1 Pa = 1 N/m²
PV = nRT → (100 Pa * 10⁻⁴ m³) = n * 8,31 * 293 K
n = 4,11 * 10⁻⁶ mols
Volume Ocupado por um Mol em Condições Normais
Calcule o volume ocupado por um mol de gás em condições normais (CNTP).
PV = nRT → 1 atm * V = 1 mol * 0,082 * 273 K
V = 22,4 L
Transformação de Estado de um Gás
Em um tanque contendo hélio, o volume, pressão e temperatura iniciais são 15 L, 200 kPa e 27 °C. Se o volume é reduzido para 12 L e a pressão sobe para 350 kPa, encontre a temperatura final (Tf).
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (200 * 15) / 300 = (350 * 12) / T₂
T₂ = 420 K
Pressão de Pneu após Aquecimento
Um pneu de bicicleta é enchido a 550 kPa a 20 °C. Qual a pressão após um passeio em um dia quente, quando o ar atinge 40 °C?
P₁/T₁ = P₂/T₂ → 550 / 293 = P₂ / 313
P₂ ≈ 587,5 kPa
Compressão Adiabática de Oxigênio
7,5 litros de oxigênio são comprimidos adiabaticamente até 1 L. Se a pressão final é 1,6 * 10⁶ Pa, qual era a pressão inicial?
P₁V₁γ = P₂V₂γ → P₁ = (1,6 * 10⁶ * 11,4) / 7,51,4
P₁ ≈ 95.287 Pa
Motor de Carnot
Um motor de Carnot com reservatório quente a 400 K recebe 100 cal e cede 80 cal ao reservatório frio. Qual a temperatura do reservatório frio?
(Q₂ - Q₁)/Q₂ = (T₂ - T₁)/T₂ → (100 - 80)/100 = (400 - T₁)/400
T₁ = 320 K
Energia Interna de Mistura Gasosa
Em um recipiente fechado há 20 g de N₂ e 32 g de O₂. Encontre a mudança na energia interna da mistura para um aquecimento de 28 °C.
ΔU = n * Cv * ΔT
ΔU ≈ 1002,13 J