1. EXERCÍCIOS DE FÍSICA - Professor Fabio Teixeira
GASES
1. (Unifesp 2006) A figura reproduz o esquema da d) 60% e) 75%
montagem feita por Robert Boyle para estabelecer a lei
dos gases para transformações isotérmicas. Boyle Obs: Considere que a temperatura permanece constante e
o CO‚, nessas condições, comporta-se como um gás perfeito
colocou no tubo uma certa quantidade de mercúrio, até 1 atm = 10¦ N/m£
aprisionar um determinado volume de ar no ramo fechado,
e igualou os níveis dos dois ramos. Em seguida, passou a
acrescentar mais mercúrio no ramo aberto e a medir, no 5. (Ufpe 2005) Uma panela de pressão com volume interno
outro ramo, o volume do ar aprisionado (em unidades
arbitrárias) e a correspondente pressão pelo desnível da de 3,0 litros e contendo 1,0 litro de água é levada ao
coluna de mercúrio, em polegadas de mercúrio. Na tabela, fogo. No equilíbrio térmico, a quantidade de vapor de
estão alguns dos dados por ele obtidos, de acordo com a água que preenche o espaço restante é de 0,2 mol. A
sua publicação "New Experiments Physico-Mechanicall, válvula de segurança da panela vem ajustada para que
a pressão interna não ultrapasse 4,1 atm. Considerando o
Touching the Spring of Air, and its Effects", de 1662. vapor de água como um gás ideal e desprezando o pequeno
(http://chemed.chem.purdue.edu/gench volume de água que se transformou em vapor, calcule a
m/history/) temperatura, em 10£ K, atingida dentro da panela.
a) Todos os resultados obtidos por Boyle, com uma
pequena aproximação, confirmaram a sua lei. Que
resultados foram esses? Justifique. a) 4,0 b) 4,2 c) 4,5 d) 4,7 e) 5,0
b) De acordo com os dados da tabela, qual a pressão, em
pascal, do ar aprisionado no tubo para o volume de 24
unidades arbitrárias? 6. (Fuvest 2004) Um cilindro de Oxigênio hospitalar (O‚),
Utilize para este cálculo: de 60 litros, contém, inicialmente, gás a uma pressão de
100 atm e temperatura de 300 K. Quando é utilizado
pressão atmosférica p³ = 1,0 × 10¦ pascal; para a respiração de pacientes, o gás passa por um
densidade do mercúrio d(Hg) = 14 × 10¤ kg/m¤; redutor de pressão, regulado para fornecer Oxigênio a 3
atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor de
g = 10 m/s£. fluxo, que indica, para essas condições, o consumo de
Oxigênio em litros/minuto.
2. (Ufsc 2007) Uma amostra de dois moles de um gás ideal Assim, determine:
sofre uma transformação ao passar de um estado i para a) O número N³ de mols de O‚, presentes inicialmente no
um estado f, conforme o gráfico a seguir: cilindro.
b) O número n de mols de O‚, consumidos em 30
minutos de uso, com o medidor de fluxo indicando 5
litros/minuto.
c) O intervalo de tempo t, em horas, de utilização do O‚,
mantido o fluxo de 5 litros/minuto, até que a pressão
interna no cilindro fique reduzida a 40 atm.
NOTE E ADOTE:
Considere o O‚ como gás ideal.
Suponha a temperatura constante e igual a 300 K.
A constante dos gases ideais R ¸ 8 x 10£ litros.atm/K.
7. (Puccamp 2002) Um recipiente rígido contém gás
perfeito sob pressão de 3 atm. Sem deixar variar a
temperatura, são retirados 4 mols do gás, fazendo com
que a pressão se reduza a 1 atm. O número de mols
existente inicialmente no recipiente era
a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 16
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO
(Uerj 2007) Aceleração da gravidade = 10 m/s£
Calor específico do ar = 1,0 × 10¤ J/kgK
Constante da gravitação universal = 6,7 × 10¢¢
Nm£/kg£
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). Densidade do ar = 1,25 gk/m¤
Índice de refração da água = 1,33 ¸ 4/3
(01) A transformação representada no gráfico ocorre Índice de refração do ar = 1
sem que nenhum trabalho seja realizado.
(02) Sendo de 100 Joules a variação da energia interna Massa do Sol = 2,0 × 10¤¡ kg
do gás do estado i até f, então o calor que fluiu na Raio médio da órbita do Sol = 3,0 × 10£¡m
transformação foi de 1380 Joules. 1 ano = 3,14 × 10¨ s
(04) Certamente o processo ocorreu de forma isotérmica,
pois a pressão e o volume variaram, mas o número de 1 rad = 57°
moles permaneceu constante. sen 48,75°= 0,75
(08) A primeira lei da Termodinâmica nos assegura que o ™ = 3,14
processo ocorreu com fluxo de calor.
(16) Analisando o gráfico, conclui-se que o processo é 8. Um gás, inicialmente à temperatura de 16 °C, volume V³
adiabático. e pressão P³, sofre uma descompressão e, em seguida, é
aquecido até alcançar uma determinada temperatura
3. (Ufg 2006) Uma caixa térmica rígida e hermeticamente final T, volume V e pressão P.
fechada contém um mol de ar a 27°C e 1 atm. Se 100 g de Considerando que V e P sofreram um aumento de cerca de
mercúrio a 327°C forem injetados na caixa, calcule a 10% em relação a seus valores iniciais, determine, em
pressão e a temperatura do ar após o equilíbrio térmico graus Celsius, o valor de T.
ter sido atingido. Despreze a capacidade térmica da caixa
e a variação de volume do ar com a injeção do mercúrio.
Dados: calor molar do ar a volume constante = 21 J/mol 9. (Ufrj 2007) Um recipiente de volume interno total
K; calor específico do mercúrio líquido = 0,14 J/g K. igual a V³ está dividido em dois compartimentos estanques
por meio de uma parede fina que pode se mover sem atrito
4. (Fuvest 2006) Um extintor de incêndio cilíndrico, na direção horizontal, como indica a figura a seguir.
contendo CO‚, possui um medidor de pressão interna que, A parede é diatérmica, isto é, permeável ao calor. O
inicialmente, indica 200 atm. Com o tempo, parte do gás compartimento da direita contém dois moles de um gás
escapa, o extintor perde pressão e precisa ser ideal, enquanto o da esquerda contém um mol de um outro
recarregado. Quando a pressão interna for igual a 160 gás, também ideal.
atm, a porcentagem da massa inicial de gás que terá
escapado corresponderá a:
a) 10% b) 20% c) 40%

2. 14. (Ufmg 2005) Gabriela segura umbalão comgás hélio
durante uma viagem do Rio de Janeiro até o pico das
Agulhas Negras.
No Rio de Janeiro, o volume do balão era V³, e o gás
estava à pressão p³ e temperatura T³, medida emKelvin.
Ao chegar ao pico, porém, Gabriela observa que o
volume do balão passa ser 6/5V³ e a temperatura do
gás, 9/10T³.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que,
no pico das Agulhas Negras, a pressão do gás, no interior
do balão, é
a) p³. b) 3/4 p³. c) 9/10 p³.
d) 5/6 p³.
15. (Unifesp 2003) Você já deve ter notado comoé difícil
abrir a porta de um "freezer" logo após tê- la fechado,
sendo necessário aguardar alguns segundos para abri-la
novamente. Considere um "freezer" vertical cuja porta
tenha 0,60m de largura por 1,0m de altura, volume
Sabendoque os gases estão emequilíbrio térmico entre si e interno de 150L e queque a temperatura externa seja de
esteja a uma temperatura interna
que a parede se encontra emrepouso, calcule o volume de de -18°C,pressão, 1,0×10¦N/m£.
27°C e a
num dia em
cada gás emfunção de V³.
10. (Fgv 2006) Na Coréia do Sul, a caça submarina é a) Combase em conceitos físicos, explique a razão de ser
uma profissão feminina por tradição. As Haenyeos são difícil abrir que é necessário aguardar alguns instantes
a porta do "freezer" logo após tê- la
"mulheres-peixe" que ganham dinheiro mergulhando atrás fechado e por abri-la novamente.
de frutos do mar e crustáceos. O trabalho é realizado para conseguir
com equipamentos precários o que não impede a enorme
resistência dessas senhoras que conseguemsubmergir por b) Suponha que você tenha aberto a porta do "freezer"
dois minutos e descer até 20 metros abaixo da superfície. por tempo suficiente para que todo o ar frio do seu
("Revista dos Curiosos", 2003) interior fosse substituído por ar a 27°C e que, fechando a
porta do "freezer", quisesse abri-la novamente logo em
seguida. Considere que, nesse curtíssimo intervalo de
Supondo que o ar contido nos pulmões de uma dessas tempo, atingido -3°C. Determinear no interior do freezer
a temperatura média do
mergulhadoras não sofresse variação significativa de tenha a intensidade da força
temperatura e se comportasse como um gás ideal, e resultante sobre a porta do "freezer".
levando em conta que a pressão exercida por uma coluna
de água de 10m de altura equivale aproximadamente a 16. (Uel 2000) Uma bolha de ar é formada junto ao
1atm, a relação entre o volume do ar contido nos fundo de umlago, a 5,0m de profundidade, escapa e sobe à
pulmões, durante um desses mergulhos de 20m de superfície. São dados:
profundidade, e o volume que essear ocuparia ao nível do
mar, se a estrutura óssea e muscular do tórax não pressão atmosférica = 1,0 . 10¦ N/m£ e
oferecesse resistência, corresponderia, aproximadamente, densidadeda água = 1,0 . 10¤ kg/m¤.
a
Considerando constante a temperatura da água, pode-se
Dado: pressão na superfície da água = 1atm concluir que o volumeda bolha, na subida,
a) permaneceo mesmo.
a) 0,3. b) 0,5. c) 0,6. d) 1,0. e) 1,5. b) aumenta 5% c) aumenta 10%
d) aumenta 20% e) aumenta 50%
11. (Puc-rio 2005) Um gás ideal possui um volume de 100 17. (Fuvest 2000) Um bujão de gás de cozinha contém
litros e está a uma temperatura de 27 °C e a uma pressão 13kg de gás liquefeito, à alta pressão. Um mol desse gás
igual a 1 atm (101000 Pa). Este gás é comprimido a tem massa de, aproximadamente, 52g. Se todo o conteúdo
temperatura constante até atingir o volumede 50 litros. do bujão fosse utilizado para encher umbalão, à pressão
a) Calcule a pressão do gás quando atingir o volume de atmosférica e à temperatura de 300K, o volume final do
50 litros. balão seria aproximadamente de:
Constante dosgases R
O gás é em seguida aquecido a volume constante até R = 8,3 J/(mol.K) ou
atingir a temperatura de 627 °C. R = 0,082 atm.Ø / (mol.K)
b) Calcule a pressão do gás nesta temperatura. P(atmosférica) = 1atm ¸ 1×10¦Pa (1Pa = 1N/m£)
12. (Ufu 2005) Considere as informações a seguir:: 1m¤= 1000Ø
20 g de umgás ideal contido emumrecipiente de 15 litros é a) 0,98 m¤6,2 m¤ 0,27 m¤ 3,1 m¤
13 m¤b) c)
resfriado, diminuindo sua temperatura de 30 °C para 10 d) e)
°C.
Pede-se: 18. (Unifesp 2007) Um estudante contou ao seu professor
a) se o volume do recipiente for mantido fixo e a pressão de Física que colocou uma garrafaalgumvazia, fechada,
PET
exercida pelo gás nas paredes do recipiente diminuir 3000 no freezer de sua casa. Depois de estava tempo, abriu o
freezer e verificou que a garrafa amassada. Na
N/m£ com o resfriamento, qual sua pressão quando a primeira versão do estudante, o volume teria se reduzido
temperatura era de 30 °C? de apenas 10%do volumeinicial; emuma segunda versão, a
b) se o gás, ao atingir 10 °C, sofre uma transição de fase, redução do volume teria sido bem maior, de 50%. Para
condensando-se, calcule a quantidade de calor liberada avaliar a veracidade dessa história, o professor aplicou
pelo gás ao ter sua temperatura reduzida de 30 °C para à situação descrita a Lei Geral dos Gases Perfeitos,
10 °C, tornando-se líquido. fazendoas seguintes hipóteses, que admitiu verdadeiras:
- a garrafa foi bemfechada, à temperatura ambiente de
Dados: calor específico do gás = 0,2 cal/g.°C 27°C, e não houve vazamento de ar;
calor latente de vaporização = 10,0 cal/g - a temperatura do freezer era de -18°C;
- houve temposuficiente para o equilíbrio térmico;
13. (Ufrj 2005) Um recipiente de volume variável, em - a pressão interna do freezer tem de ser menor do que a
equilíbrio térmico com um reservatório de temperatura pressão ambiente (pressão atmosférica).
constante, encerra uma certa quantidade de gás ideal que Assim, o professor pôdeconcluir que o estudante:
tem inicialmente pressão de 2,0 atmosferas e volume de a) falou a verdade na primeira versão, pois só essa
3,0 litros.
O volume máximo que esse recipiente pode atingir é de 5,0 redução interna doé compatível com a condição de que a
pressão
do volume
freezer seja menor do que a pressão
litros, e o volumemínimoé de 2,0 litros. ambiente.
b) falou a verdade na segunda versão, pois só essa
Calcule as pressões máxima (pmax) e mínima (pmin) a que redução interna doé compatível com a condição de que a
pressão
do volume
freezer seja menor do que a pressão
o referido gás podeser submetido. ambiente.
c) mentiu nas duas versões, pois ambas implicariam emuma
pressão interna do freezer maior do que a pressão
ambiente.
d) mentiu nas duas versões, pois é impossível a diminuição
do volume da garrafa, qualquer que seja a relação
entre a pressão interna do freezer e a pressão ambiente.
e) mentiu nas duas versões, pois nessas condições a
garrafa teria estufado ou até mesmoexplodido, tendo em
vista que a pressão interna do freezer é muito menor do
que a pressão ambiente.
19. (Unifesp 2007) O tanque de expansão térmica é uma
tecnologia recente que tem por objetivo proteger
caldeiras de aquecimento de água. Quando a temperatura
da caldeira se eleva, a água se expandee poderomper a
caldeira. Para que isso não ocorra, a água passa para o
tanque de expansão térmica através de uma válvula; o
tanque dispõe de um diafragma elástico que permite a
volta da água para a caldeira.

3. Assinale a alternativa cujo gráfico MELHORrepresenta
a pressão em função da temperatura do gás na situação
descrita.
Suponha que você queira proteger uma caldeira de volume
500 L, destinada a aquecer a água de 20°C a 80°C; que,
entre essas temperaturas, pode-se adotar para o
coeficiente de dilatação volumétrica da água o valor
médio de 4,4 . 10¥°C¢ e considere desprezíveis a dilatação 24. (Unifesp 2006) A figura reproduz uma gravura do
da caldeira e do tanque. Sabendoque o preço de umtanque termoscópio de Galileu, um termômetro primitivo por ele
de expansão térmica para essa finalidade é diretamente construído no início do século XVI.]
proporcional ao seu volume, assinale, das opções
fornecidas, qual deve ser o volume do tanque que pode
proporcionar a melhor relação custo-benefício.
a) 4,0 L. b) 8,0 L.c) 12L.
d) 16 L. e) 20 L.
20. (Ufc 2007) Umrecipiente cilíndrico fechado de volume
V possui paredes adiabáticas e é dividido em dois
compartimentos iguais por uma parede fixa, também
adiabática. Emcada um dos compartimentos encontram-se
N mols de um gás ideal monoatômico. Suas respectivas
temperaturas iniciais são T e 2T.
a) A parede adiabática fixa é liberada e podedeslocar-se
livremente até atingir nova situação de equilíbrio, na
qual o volume de um compartimento é o triplo do volume
do outro. Calcule o módulo do trabalho realizado por um
gás sobre o outro.
b) A parede adiabática é novamente presa quando a
situação de equilíbrio do item anterior é atingida e perde
suas propriedades isolantes, permitindo que haja troca de
calor entre os dois recipientes, até atingir novo
equilíbrio. Determine o módulo do calor trocado entre os
recipientes.
No termoscópio, o ar é aprisionado no bulbo superior,
21. (Ufmg 2007) Para se realizar uma determinada ligado por um tubo a um recipiente aberto contendo um
experiência, líquido colorido.
- coloca-se um pouco de água em uma lata, com uma Assim, pode-se concluir que, se a temperatura ambiente
abertura na parte superior, destampada, a qual é, em subir, a altura da coluna de líquido colorido
seguida, aquecida, comomostrado na Figura I; a) aumenta, pois aumentam o volume e a pressão do ar
- depois que a água ferve e o interior da lata fica contido no bulbo.
totalmente preenchido com vapor, esta é tampada e b) diminui, pois aumentam o volume e a pressão do ar
retirada do fogo; contido no bulbo.
- logo depois, despeja-se água fria sobre a lata e c) aumenta, em decorrência da dilatação do líquido
observa-se que ela se contrai bruscamente, como contido no recipiente.
mostrado na Figura II. d) diminui, em decorrência da dilatação do líquido contido
no recipiente.
e) podeaumentar ou diminuir, dependendodo líquido contido
no recipiente.
25. (Unesp 2006) Um gás ideal, inicialmente à
temperatura de 320 K e ocupando um volume de 22,4 Ø,
sofre expansão em uma transformação a pressão
constante. Considerando que a massa do gás permaneceu
inalterada e a temperatura final foi de 480 K, calcule
a) a variação do volumedo gás.
b) o coeficiente de dilatação volumétrica do gás no início
da transformação.
26. (Unesp 2006) Um gás ideal, confinado no interior de
um pistão com êmbolo móvel, é submetido a uma
transformação na qual seu volume é reduzido à quarta
parte do seu volume inicial, em um intervalo de tempo
muito curto. Tratando-se de uma transformação muito
rápida, não há tempo para a troca de calor entre o gás e
o meioexterior. Pode-se afirmar que a transformação é
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, a) isobárica, e a temperatura final do gás é maior que a
inicial.
na situação descrita, a contração ocorre porque
a) a água fria provoca uma contração do metal das b) isotérmica, e a pressão final do gás é maior que a
inicial.
paredesda lata. c) adiabática, e a temperatura final do gás é maior que a
b) a lata fica mais frágil ao ser aquecida. inicial.
c) a pressão atmosférica esmaga a lata. d) isobárica, e a energia interna final do gás é menor que
d) o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes a inicial.
para dentro. e) adiabática, e a energia interna final do gás é menor
que a inicial.
22. (Puc-rio 2006) Uma panela é aquecida da
temperatura ambiente de 25 °C até a temperatura de 100
°C. Sabendo que a pressão inicial da panela é P³ e que o
volume da panela permaneceu constante durante este
processo, podemosafirmar que:
a) o processo é isovolumétrico e a pressão final é
aproximadamente 5P³/4.
b) o processo é isovolumétrico e a pressão final da
panela é aproximadamente P³/3.
c) o processo é isobárico e o volume da panela permanece
constante.
d) o processoé isobárico e apenas a temperatura variou.
e) o processo é isovolumétrico e a pressão final da
panela é aproximadamente 3P³.
23. (Ufmg 2006) Regina estaciona seu carro, movido a
gás natural, ao Sol.
Considere que o gás no reservatório do carro se comporta
comoumgás ideal.

4. 27. (Ueg 2005) É sempre bomlembrar, que um copo vazio armazenamento de ar, é umrecipiente cilíndrico, metálico,
está cheio de ar. com paredes laterais de pequena espessura. G é fechado
Queo ar no copo ocupa o lugar do vinho na sua parte superior, aberto na inferior que permanece
Queo vinho busca ocupar o lugar da dor imersa em água e pode se mover na direção vertical. G
contém ar, inicialmente à temperatura de 300K e o nível
Quea dor ocupa a metadeda verdade da água no seu interior se encontra 2,0m abaixo do nível
A verdadeira natureza interior externo da água. Nessas condições, a tampa de G está
9,0m acima do nível externo da água, como mostra a
Gilberto Gil. "Copo Vazio" figura. Aquecendo-se o gás, o sistema se estabiliza numa
Tendocomoreferência o poema de Gilberto Gil e combase nova altura de equilíbrio, com a tampa superior a uma
nas propriedadese leis que regema fase gasosa, assinale altura H, emrelação ao nível externo da água, e com a
a alternativa INCORRETA: temperatura do gás a 360K. Supondo que o ar se
comporte como um gás ideal, a nova altura H será,
a) Umgás dilata- se muito mais com a temperatura do que aproximadamente, igual a
umsólido ou umlíquido. a) 8,8m`` b) 9,0m c) 10,8m
b) Volumes iguais de gases diferentes, desde que nas d) 11,2m e) 13,2m
mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o
mesmonúmero de moléculas.
c) A energia cinética média de translação das moléculas
de umgás - qualquer que seja ele - é proporcional à sua
temperatura.
d) Se for fornecida a mesma quantidade de calor a uma
certa massa de gás, ela se aquecerá mais se estiver
mantida num volume constante do que sob pressão
constante.
e) É impossível ceder calor a um gás e sua temperatura
não sofrer variação.
28. (Pucrs 2005) A temperatura de umgás é diretamente
proporcional à energia cinética das suas partículas.
Portanto, dois gases A e B, na mesmatemperatura, cujas
partículas tenham massas na proporção de mÛ/m½=4/1,
terão as energias cinéticas médias das suas partículas
na proporção EcÛ/Ec½ igual a
a) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 e) 4
29. (Uerj 2005) As mudanças de pressão que o ar
atmosférico sofre, ao entrar nos pulmões ou ao sair
deles, podem ser consideradas como uma transformação
isotérmica. Ao inspirar, uma pessoa sofre uma diminuição
emsua pressão intrapulmonar de 0,75%, no máximo.
Considere 0,60 L de ar à pressão atmosférica de 740 34. (Puccamp2001) Duas panelas de pressão, uma grande
mmHg. de 7,5L e outra pequena de 4,5L, ambas com água até a
A variação máxima de volume, emlitros, sofrida por essa metade, são postas para aquecer destampadas, sobre
quantidadede ar ao ser inspirado é aproximadamente de: bicos de gás de capacidades caloríficas diferentes. Em
a) 4,5 × 10¡ b) 4,5 × 10¢ c) 4,5 × 10£ determinado instante, percebe-se que as águas nas duas
panelas iniciaram fervura ao mesmotempo. Desejando-se
d) 4,5 × 10¤ que a água da panela pequena ferva vigorosamente,
30. (Pucpr 2005) Quando usamos um desodorante na basta
forma de spray temos a sensação de frio. Isto se deve ao a) tampá-la.
fato que o spray: b) tampá-la e diminuir a intensidadedo bico de gás.
c) tampá-la e aumentar a intensidadedo bico de gás.
a) Está dentro da lata em estado líquido e na d) colocar um pouquinho de água de outra panela que
temperatura ambiente. Ao sair da lata, passa para o esteja fervendo vigorosamente.
estado de vapor roubandocalor do ambiente.
b) Já estava frio quando fechado na lata, pois todo e) trocá-la de posição coma panela grande.
vapor para se condensar deve ter sua pressão 35. (Uel 2001) Um "freezer" é programado para manter
aumentada, provocando redução de sua temperatura.
c) Já estava frio quando acondicionado na lata, pois todo a temperaturaaemseu interior aambiente seja instalado,
suponha que temperatura
-19°C. Ao ser
de 27°C.
vapor só se condensa quandoa temperatura diminui. Considerando que o sistema de fechamento da porta a
d) Já estava frio quando fechado na lata, pois todo mantém hermeticamente fechada, qual será a pressão no
vapor para se condensar, deve ter sua pressão diminuída, interior do "freezer" quando ele tiver atingido a
provocando, como conseqüência, redução de sua temperatura para a qual foi programado?
temperatura.
e) Já estava frio quando colocado na lata, pois esta é a) 0,89 atm
0,72 atm b) 0,78 atm c) 0,85 atm
feita de metal, o qual tem a propriedade de roubar calor d) e) 0,94 atm
do interior da lata rapidamente.
36. (Fuvest 2002) Um equipamento possui um sistema
31. (Fuvest 2004) Um cilindro contém uma certa massa formado porsem atrito, com um cilindro de que se
um pistão, massa de 10kg,
M³ de um gás a T³ = 7°C (280 K) e pressão P³. Ele possui movimenta, S = 0,01m£. Operando emuma região secção
em
uma válvula de segurança que impede a pressão interna transversal onde a
de alcançar valores superiores a P³. Se essa pressão pressão atmosférica é de 10,0×10¥Pamantém 1 N/m£), a
ar aprisionado no interior do cilindro
(1 Pa =
o pistão
o
ultrapassar P³, parte do gás é liberada para o ambiente. uma altura H = 18 cm.
Ao ser aquecido até T = 77°C (350 K), a válvula do
cilindro libera parte do gás, mantendo a pressão interna
no valor P³. No final do aquecimento, a massa de gás que
permaneceno cilindro é, aproximadamente, de
a) 1,0 M³ b) 0,8 M³ c) 0,7 M³
d) 0,5 M³ e) 0,1 M³
32. (Ufscar 2003) No bebedouro doméstico representado
na figura, a água do garrafão virado para baixo, de
boca aberta, não vaza para o recipiente onde ele se
apóia, devido à pressão atmosférica.
Cada vez que a torneirinha desse recipiente é aberta, há
um momentâneo desequilíbrio de pressões, que permite a
saída de água do bebedouro e a entrada de ar no
garrafão, mas que logo se restabelece, assim que a
torneirinha é fechada.
Quando esse sistema é levado a operar em uma região
ondea pressão atmosférica é de 8,0×10¥Pa, mantendo-se
a mesma temperatura, a nova altura H no interior do
cilindro passa a ser aproximadamente de
a) 5,5 cm b) 14,7 cm c) 20 cm
d) 22 cme) 36 cm
Supondo constante a pressão atmosférica, pode-se
afirmar que entre duas situações de equilíbrio em que o
nível da água no garrafão diminui, a pressão do ar nele
aprisionado
a) aumenta, porque a altura da água contida no
garrafão diminui.
b) aumenta, porque o volume do ar contido no garrafão
aumenta.
c) permanece constante, porque ela deve igualar- se
sempre à pressão atmosférica externa.
d) diminui, porque a altura da água contida no garrafão
diminui.
e) diminui, porque o volume do ar contido no garrafão
aumenta.
33. (Fuvest 2003) O gasômetro G, utilizado para o

5. 37. (Fuvest 2002) Um cilindro, com comprimento de 1,5m,
cuja base inferior é constituída por um bom condutor de
calor, permanece semi-imerso em um grande tanque
industrial, ao nível do mar, podendo ser utilizado como
termômetro. Para isso, dentro do cilindro, há um pistão,
de massa desprezível e isolante térmico, que pode mover-
se sematrito. Inicialmente, com o ar e o líquido do tanque
à temperatura ambiente de 27°C, o cilindro está aberto e
o pistão encontra-se na posição indicada na figura 1. O
cilindro é, então, fechado e, a seguir, o líquido do tanque
é aquecido, fazendo com que o pistão atinja uma nova
posição, indicada na figura 2.
Um gás, contido em um cilindro, à pressão atmosférica,
ocupa um volume V³, à temperatura ambiente T³ (em
kelvin). O cilindro contém umpistão, de massa desprezível,
que podemover-se sematrito e que podeaté, emseu limite
máximo, duplicar o volume inicial do gás. Esse gás é
aquecido, fazendo com que o pistão seja empurrado ao
máximo e também com que a temperatura do gás atinja
quatro vezes T³. Na
situação final, a pressão do gás no cilindro deverá ser
a) metadeda pressão atmosférica
b) igual à pressão atmosférica
c) duas vezes a pressão atmosférica
d) três vezes a pressão atmosférica
e) quatro vezesa pressão atmosférica
Supondo que a temperatura da câmara superior A 41. (Unesp2000) Uma bomba de ar, constituída de cilindro
permaneça sempre igual a 27°C, determine: e êmbolo, está acoplada a uma bola de futebol. Na base
do cilindro, existe uma válvula que se abre sob pressão e
a) A pressão final Pﾁ, emPa, na câmara superior A. que só permite a passagemde ar do cilindro para a bola.
b) A temperatura final do líquido no tanque, em°C ou em Inicialmente, o êmbolo está à distância d³ (indicada na
K. Figura 1) da base do cilindro e a pressão no interior do
cilindro é a pressão atmosférica P³, enquanto a pressão
Ao nível do mar: no interior da bola é P. Quando o êmbolo é empurrado de
Patm = 1,0 × 10¦ Pa 1/3 do seu afastamento inicial, a válvula entre o cilindro
e a bola se abre (Figura 2).
1Pa = 1N/m£
38. (Ufscar 2002) Uma pequena quantidade de um gás
ideal é mantida hermeticamente fechada dentro de um
cilindro rígido dotado de um êmbolo. Puxando-se
rapidamente o êmbolo, verifica-se uma diminuição na
temperatura do gás. Em relação à transformação
sofrida por este gás, é verdadeiro afirmar que
a) o volumeaumentou, numprocessoisobárico.
b) a pressão diminuiu, numprocessoisovolumétrico.
c) o volumeaumentou, numprocessoisotérmico.
d) o volume aumentou proporcionalmente mais do que a
pressão diminuiu.
e) a pressão diminuiu proporcionalmente mais do que o
volumeaumentou.
39. (Fuvest 2001) Um compartimento cilíndrico, isolado
termicamente, é utilizado para o transporte entre um
navio e uma estação submarina. Tem altura H³=2,0m e
área da base S³ =3,0m£. Dentro do compartimento, o ar
está inicialmente à pressão atmosférica (Patm) e a 27°C,
comportando-se como gás ideal. Por acidente, o suporte
da base inferior do compartimento não foi travado e a
base passa a funcionar como um pistão, subindo dentro do
cilindro à medida que o compartimento desce lentamente
dentro d'água, sem que ocorra troca de calor entre a
água, o ar e as paredes do compartimento. Considere a Considerando a temperatura constante e o gás ideal,
densidade da água do mar igual à densidade da água. pode-se dizer que a pressão P no interior da bola é
Despreze a massa da base. Quando a base inferior estiver a) (2/3) P³. b) P³. c) (3/2) P³.
a 40m de profundidade, determine:
d) 2 P³. e) 3 P³.
42. (Fuvest 2000) Uma determinada máquina pneumática
aplica, por meio da haste H, uma força para cima e para
baixo sobre um mecanismo externo. A haste H interliga
dois êmbolos, de áreas S ﾁ =1,2m£ e S‚=3,6m£, que podem
mover-se em dois cilindros coaxiais, ao longo de um
comprimento L=0,50m, limitado por pinos (E). O conjunto
(êmbolos e haste) tem massa M=8000kg. Os êmbolos
separam três regiões: câmara C, mantida sempre em
vácuo; câmara B, entre esses dois êmbolos; região A,
aberta ao ambiente. A câmara B podese comunicar como
ambiente, por um registro R ﾁ, e com um reservatório de
ar comprimido, à pressão constante P=5,0×10¦Pa, por meio
de um registro R‚ (conforme figura). Inicialmente, com o
registro R ﾁ aberto e R‚ fechado, os êmbolos deslocam-se
lentamente para cima, puxando o mecanismo externo com
uma força constante FÝ. No final do percurso, R ﾁ é
fechado e R‚ aberto, de forma que os êmbolos deslocam-se
para baixo, empurrando o mecanismo externo com uma
força constante F½.
a) A pressão P do ar, emPa, dentro do compartimento.
b) A altura H, em m, do compartimento, que permanece
não inundado.
c) A temperatura T do ar, em°C, no compartimento.
Curvas P × V para uma massa de ar que, à Patm e 27°C,
ocupa 1m¤: (A) isobárica, (B) isotérmica, (C) semtroca de
calor, (D) volumeconstante.
Patm = 10¦ Pa; 1Pa = 1N/m£
40. (Fuvest 2001)

6. (Considere a temperatura como constante e a pressão
ambiente como P³=1,0×10¦Pa. Lembre-se de que
1Pa=1N/m£). Determine
a) a intensidade, emN, da força FÝ.
b) a intensidade, emN, da força F½.
c) o trabalho T, sobre o mecanismoexterno, em J, em um
ciclo completo.
43. (Unicamp 2005) Uma sala tem 6 m de largura, 10 m
de comprimento e 4 mde altura. Deseja-se refrigerar o ar
dentro da sala. Considere o calor específico do ar como
sendo30 J/ (mol K) e use R=8 J/ (mol K).
a) Considerando o ar dentro da sala como um gás ideal à
pressão ambiente (P = 10¦ N/m£), quantos moles de gás
existemdentro da sala a 27 °C?
b) Qual é a quantidade de calor que o refrigerador deve
retirar da massa de ar do item (a) para resfriá-Ia até 17
°C?

7. GABARITO 23. [D]
24. [B]
1. a) Os valores obtidos por Boyle confirmam que o
produto pressão e volume do gás permanece constante. 25. a) 11,2 Ø
b) p = d(Hg) . g . h + p³ b) 3,1 × 10¤ K¢ ou (1/320)K¢
p = 14 . 10¤ . 10 . 1,5 + 1,0 . 10¦ (Pa)
p = 3,1 . 10¦Pa 26. [C]
2. 02 + 08 = 10 27. [E]
3. 1,4 atm e 420 K 28. [C]
4. [B] 29. [D]
p.V = n.R.T 30. [A]
Inicialmente:
200.V = n.R.T
Após o espape: 31. [B]
160.V = N.R.T 32. [A]
Dividindo membro a membro:
200/160 = n/N ==> N/n = 160/200 = 0,8
Isto significa que o gás que restou no recipiente 33. [D]
corresponde a 80% do gás inicial. Desta forma evidencia-
se que o escape correspondeu a 20%. 34. [E]
5. [E] 35. [C]
6. a) 250 mols 36. [D]
b) 18,75 mols
c) 4 h 37. a) 1,5 × 10¦ Pa
7. [A] b) 540 K
8. T = 76,7 °C 38. [E]
9. Utilizando a equação de estado dos gases ideais, temos: 39. a) P = 5 . 10¦ Pa
p ﾁ V ﾁ = n ﾁ RT ﾁ e p‚V‚ = n‚RT‚ e, portanto, (p ﾁ V ﾁ)/
(p‚V‚) = (n ﾁ T ﾁ)/ (n‚T‚). Como a parede é diatérmica e os b) H = 0,6 m
gases estão em equilíbrio térmico, TT = T‚; como a parede
pode mover-se sem atrito na horizontal e está em repouso, c) T = 177°C
pp = p‚. ‚ Portanto, VV/VV = nn/nn Mas nn/nn = 1/2,
‚ ‚ .
logo, V‚ = 2 VV. Substituindo esse resultado em VV + VV=
‚
V€, obtemos 3VV = V€, € seja, VV = VV/3 e,
ou
conseqüentemente, V‚ = 2 V€/3. 40. [C]
10. [A] 41. [C]
11. a) Em processo isotérmico é verdadeiro que o produto 42. a) FÝ = 4 . 10¥ N
entre a pressão e volume é constante. Desta forma: PPVV b) F½ = 9,2 . 10¦ N
= P‚V‚ ë P‚= PPVV/VV= 1 ‚× 100/50 = 2 atm c) T = 4,8 . 10¦ J
b) Em processo isocórico a pressão é diretamente 43. a) 1 × 10¥ mols
proporcional à temperatura absoluta. Assim: P ﾁ /T ﾁ =
P‚/T‚ ë P‚=P ﾁ T‚/T ﾁ = 2 × (627 + 273)/(27 + 273) = b) 3 × 10§ J
2×900/300 = 2 × 3 = 6 atm
12. a) 4,54 × 10¥N/m£
b) 280 cal
13. pmax = 3 atm e pmin = 1,2 atm.
14. [B]
15. a) Quando a porta do "freezer" é aberta entra ar
mais quente em seu interior, fazendo a pressão interna
igualar-se à pressão externa. A porta é fechada e o ar
existente no interior do "freezer" é resfriado rapidamente,
diminuindo sensivelmente a sua pressão. Como a pressão do
ar externo é maior, existirá uma diferença de pressão que
dificultará a sua abertura. Para conseguirmos abrir a
porta será necessário aplicarmos uma força de
intensidade maior do que aquela decorrente da diferença
entre a pressão externa e a interna.
Se deixarmos passar um certo intervalo de tempo, notamos
que a abertura da porta fica mais fácil. Isso ocorre
porque a vedação da porta não é ideal, possibilitando a
entrada de ar externo no interior do "freezer". Esse ar
será resfriado lentamente, mas aumentará o número de
partículas de ar, o que aumentará a pressão do ar no
interior do "freezer". Quando essa pressão tornar-se
igual à pressão externa, a massa de ar de dentro do
"freezer" ficará praticamente constante e a resistência
à abertura da porta será apenas devido aos ímãs
existentes na borracha de vedação que aderem ao metal
do corpo do "freezer".
b) 6,0 × 10¤ N
16. [E]
17. [B]
18. [A]
19. [D]
20. a) 3NRT/8.
b) 9/8 NRT.
21. [C]
22. [A]