Lista 3 - Plato

Instituto de Física – USP
FMT159 - Termodinâmica I
2º semestre - 2007
Física Licenciatura
3a Lista de Exercícios
1) Uma caixa metálica cúbica, com aresta de 20 cm, contém ar sob pressão de 1 atm e temperatura de
300 K. A caixa é selada de modo que o volume se mantém constante, e depois aquecido até 400 K.
Calcular a força que atua sobre cada parede da caixa.
2)
a) Calcule a velocidade média quadrática de um gás de átomos de He a 300 K.
b) A que temperatura as moléculas de O2 terão a mesma velocidade média quadrática?
3) Um kg de ar é composto de 232 g de oxigênio, 755 g de nitrogênio e 13 g de outros gases. Para ar,
nas condições normais de temperatura e pressão, calcule as pressões parciais exercidas pelo oxigênio e
pelo nitrogênio.
(Considere a densidade do ar igual a 0,0013 g/cm3)
4) Mostre que o percurso livre médio de uma molécula num gás ideal, na temperatura T e na pressão
P, é dado por:

kT
Pd 2 2
5) Uma caixa cúbica de 0,1 cm de aresta contém 3 x 1022 moléculas de O2 a 300 K. Calcule:
a) A velocidade quadrática média;
b) O caminho livre médio;
c) O tempo entre duas colisões;
d) A freqüência de colisões por segundo;
e) A pressão que o oxigênio exerce sobre as paredes da caixa.
6) O caminho livre médio de um átomo de He em um gás de hélio a CNTP é 20 x 10-8 m.
a) Qual é o raio desse átomo?
b) Calcule o tempo médio entre duas colisões.