Exercício de gases perfeitos (com respostas explicadas)
O tema Gases Perfeitos ou, gases ideais, é visto no ensino médio e frequentemente cobrado em provas e vestibulares.
Pratique com os exercícios e tire suas dúvidas com as resoluções comentadas.
Questão 1
Com base nas características de um gás ideal, analise as afirmações a seguir:
I. As partículas de um gás ideal ocupam um volume desprezível em relação ao volume total do recipiente.
II. As forças de atração e repulsão entre as partículas de um gás ideal são consideradas nulas, exceto durante as colisões.
III. As colisões entre as partículas de um gás ideal e as paredes do recipiente são inelásticas, resultando em perda de energia cinética.
IV. As partículas de um gás ideal movem-se em trajetórias retilíneas e uniformes entre as colisões.
a) Apenas as afirmativas I e II estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
c) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas.
d) Todas as afirmativas estão corretas.
e) Nenhuma das afirmativas está correta.
Resolução:
Afirmativa I: Correta. A característica de "partículas pontuais" significa que o volume ocupado pelas próprias partículas é considerado desprezível em relação ao volume total do recipiente.
Afirmativa II: Correta. A ausência de interações intermoleculares, exceto durante colisões elásticas, é uma característica fundamental dos gases ideais.
Afirmativa III: Incorreta. As colisões em um gás ideal são perfeitamente elásticas, ou seja, não há perda de energia cinética durante as colisões.
Afirmativa IV: Correta. Entre as colisões, as partículas de um gás ideal movem-se em linha reta e com velocidade constante, devido à ausência de forças atuando sobre elas.
Questão 2
A equação de estado dos gases perfeitos, PV = nRT, relaciona diversas grandezas que descrevem o comportamento de um gás ideal. Considerando essa equação e os conceitos relacionados aos gases perfeitos, assinale a alternativa incorreta:
a) Aumentando a temperatura de um gás ideal a volume constante, a pressão também aumenta.
b) Diminuindo o volume de um gás ideal a temperatura constante, a pressão aumenta.
c) A constante universal dos gases perfeitos (R) tem o mesmo valor para todos os gases ideais.
d) A equação de estado dos gases perfeitos é válida para qualquer gás, independentemente das condições de pressão e temperatura.
e) O número de mols (n) de um gás é diretamente proporcional ao volume ocupado por ele, a pressão e a temperatura constantes.
Resolução:
Alternativa a) Correta: A lei de Gay-Lussac estabelece que a pressão de um gás ideal é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, a volume constante.
Alternativa b) Correta: A lei de Boyle estabelece que o produto da pressão pelo volume de um gás ideal é constante, a temperatura constante. Portanto, ao diminuir o volume, a pressão aumenta para manter o produto constante.
Alternativa c) Correta: A constante universal dos gases perfeitos é uma constante física que tem o mesmo valor para todos os gases ideais.
Alternativa d) Incorreta: A equação de estado dos gases perfeitos é uma idealização e não descreve o comportamento de todos os gases em todas as condições. A altas pressões e baixas temperaturas, as interações intermoleculares se tornam significativas e o modelo do gás perfeito se torna menos preciso.
Alternativa e) Correta: A lei de Avogadro estabelece que volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contêm o mesmo número 1 de moléculas. Portanto, o número de mols é diretamente proporcional ao volume, a pressão e a temperatura constantes.
Questão 3
Analise as afirmações a seguir, que tratam das transformações gasosas isotérmica, isocórica e adiabática, e marque V para as alternativas verdadeiras e F para as alternativas falsas.
I. Em uma transformação isotérmica, a temperatura do gás permanece constante, mas sua pressão e volume podem variar.
II. Em uma transformação isocórica, o volume do gás permanece constante, o que implica que não há trabalho realizado pelo gás ou sobre ele.
III. Durante uma transformação adiabática, ocorre troca de calor entre o gás e o ambiente, mas a temperatura do gás não varia.
IV. Na transformação isotérmica, o trabalho realizado pelo gás é igual à variação de sua energia interna.
V. Em uma transformação adiabática, o calor trocado com o meio é zero, mas a energia interna pode variar devido à realização de trabalho.
a) V, V, F, F, V
b) F, F, F, F, V
c) V, V, V, V, V
d) V, V, F, F, V
e) V, V, V, F, V
Gabarito (Resposta Correta)
I. V – Na transformação isotérmica, a temperatura é constante, mas a pressão e o volume podem variar conforme a equação 
;
II. V – Na transformação isocórica, o volume é constante, e, portanto, W=0 (não há trabalho realizado).
III. F – Em uma transformação adiabática, não há troca de calor com o ambiente (Q=0), mas a temperatura pode variar devido à compressão ou expansão do gás.
IV. F – Na isotérmica, a variação de energia interna é zero (ΔU=0), e o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor trocado (Q=W).
V. V – Na transformação adiabática, o calor trocado é zero (Q=0), mas a energia interna pode variar em função do trabalho realizado pelo gás ou sobre ele.
Questão 4
Uma massa gasosa está confinada em um recipiente com volume inicial de 8,0 L, a uma temperatura de 300 K e submetida a uma pressão inicial de 2,0 atm. O gás sofre uma transformação onde a pressão é aumentada para 3,0 atm e o volume diminui para 6,0 L.
Com base nesses dados, a nova temperatura do gás após e a transformação são
a) 225,5 k e a transformação Isotérmica.
b) 270,5 k e a transformação Isocórica
c) 337,5 k e a transformação Geral dos gases (sem condição restritiva específica)
d) 362,5 k e a transformação Adiabática
e) 432,5 k e a transformação Isobárica
Passo 1: Usar a equação geral dos gases para calcular a nova temperatura.
A equação geral dos gases é:
Substituindo os valores:
Passo 2: Identificar o tipo de transformação.
Como houve variação em pressão, volume e temperatura, trata-se de uma transformação geral dos gases (sem condição restritiva específica).
Questão 5
Uma massa fixa de gás sofre uma transformação na qual a pressão é reduzida para 3/4 do valor inicial e o volume para 1/4 do valor inicial. A temperatura inicial do gás era de 47 °C. Determine a nova temperatura (em graus Celsius) do gás no novo estado.
a) -213ºC
b) -115 ºC
c) 0 ºC
d) 160 ºC
e) 210 ºC
A equação geral dos gases é:
Substituímos as condições da transformação:
T1 = 47ºC = 320K.
Substituímos na equação:
Cancelamos P1 e V1:
Como T1 = 320 k
Convertendo para graus Celsius:
T2 = 60 − 273 = −213 ºC.
Questão 6
A temperatura de um gás ideal em um recipiente cilíndrico sofre um aumento de 10% após o aquecimento. Durante o processo, o gás está confinado a um recipiente de volume constante, ou seja, a transformação pode ser considerada isocórica.
Sabendo que a pressão inicial do gás é P1, determine a razão 
entre a pressão final (P2) e a pressão inicial (P1) do gás.
a) 1,5
b) 1,1
c) 1,2
d) 0,9
e) 1,5
Sabemos que o processo descrito é isocórico (volume constante). Para gases ideais, a relação entre pressão (P) e temperatura (T) em uma transformação isocórica é dada por:
A temperatura T2 final é 10% maior que a inicial T1. Assim, podemos escrever:
T2 = T1 + 0,1T1 = 1,1T1
Substituímos na equação:
Cancelando T1 e isolando P2:
Fazendo a divisão P2/P1:
Questão 7
Qual é o número de moléculas de gás hidrogênio (H₂) contidas em um balão de 5 litros, a uma temperatura de 27°C e pressão de 2 atm?
Dados:
- Constante universal dos gases (R): 0,082 atm·L/mol·K
- Número de Avogadro (Nₐ): 6,02 x 10²³ moléculas/mol
a) 1,2 x 10²³ moléculas
b) 2,4 x 10²³ moléculas
c) 3,6 x 10²³ moléculas
d) 4,8 x 10²³ moléculas
e) 6,0 x 10²³ moléculas
1. Converter a temperatura para Kelvin: T = 27°C + 273 = 300 K
2. Utilizar a equação dos gases ideais para encontrar o número de mols: PV = nRT Onde:
- P: pressão (atm)
- V: volume (L)
- n: número de mols
- R: constante universal dos gases
- T: temperatura (K)
Substituindo os valores:
3. Calcular o número de moléculas:
Número de moléculas = número de mols . número de Avogadro
Número de moléculas = 0,406 mol . 6,02 x 10²³ moléculas/mol
Número de moléculas = 2,44 x 10²³ moléculas
Resposta:
O número de moléculas de gás hidrogênio no balão é de aproximadamente 2,44 x 10²³ moléculas, o que mais se aproxima da alternativa b) 2,4 x 10²³ moléculas.
Questão 8
Você pode aprender mais sobre os gases com:
ASTH, Rafael. Exercício de gases perfeitos (com respostas explicadas). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicio-de-gases-perfeitos/. Acesso em:
