SóProvas


ID
4995535
Banca
Marinha
Órgão
EFOMM
Ano
2020
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Um balão de volume V = 50 l está cheio de gás hélio e amarrado por uma corda de massa desprezível a um pequeno objeto de massa m. Esse balão encontra-se em um ambiente onde a temperatura é de 27 °C e a pressão vale 1 atm Considerando-se que a pressão no interior do balão seja de 2 atm e que o gás está em equilíbrio térmico com o exterior, qual deve ser o menor valor possível da massa m, para que o balão permaneça em repouso? (Dados: Massa molar do ar = 29,0 g/mol; massa molar do gás Hélio = 4,0 g/ mol; constante universal dos gases R = 0,082 atm.l/mol.K; considere a massa do material que reveste o balão desprezível e todos os gases envolvidos no problema gases ideais.)

Alternativas
Comentários
  • Essa é trabalhosa:

    Para o corpo se manter em equilíbrio, a força peso da massa m é igual ao empuxo causado pelo gás hélio.

    Temos que calcular a densidade do ar e do gás hélio nesse instante;

    Pela fórmula P.v=nRT,

    Densidade do ar:

    1[atm] .volume=n.0,082[atm.l/mol.K].(273+27)[K]

    n/volume=1/24,6 mol

    Para achar a densidade, temos que multiplicar pela massa molar do ar:

    1/24,6 mol x 29g/mol --> 29/24,6 g/m^3.

    Densidade gás hélio:

    2[atm].50[l]=n.0,082[atm.l/mol.K].300[K]

    n=100/24,6 mol

    4[g/mol]x100/24,6[mol]=400/24,6[g]

    400/24,6[g] x 1/0,050[m^3] --> 8/24,6[g/m^3]

    Finalmente: Peso=Empuxo dos gases

    m.g=g.50litros.(densidade ar - densidade hélio)

    m=0,050x(29-8)/24,6 -->42,7g ou 43g

    Gabarito E.

    Obs: o sentido do empuxo do ar é o mesmo da gravidade. O ar "empurra" o balão para baixo.

  • 1.v = n.0,082.300

    v = 24,6 mol

    d = m/v (ar)

    d = 29/24,6

    d (gás)

    2.50=n.0,082.300

    n=100/24,6 mol

    n = m/Mmol

    4x100/24,6=400/24,6

    400/24,6 x 1/0,050 = 8/24,6

    peso = empuxo

    m=0,050x(29-8)/24,6 = 42,7g ou 43g

  • não entendo de onde surge o número 0,050, alguém pode me explicar mais detalhado?

  • Oi, Giovana, vem dá transformação de 50 litros para m^3.

    1m^3=1000 litros.

    Portanto, 50 litros= 0,050m^3

    Aquelas caixa d'aguas de 1000 litros só tem 1 m^3 de volume.

  • Empuxo= Pbalão+Pobjeto

    D(ar).V(imerso).g=M(balão).g+M(objeto).g

    não sabemos a densidade do ar e a massa do balão.

    logo,

    D(ar)= m do ar/ volume do ar

    n= m do ar/ Mols do ar ----- n.Mols= massa do ar

    mas, n vem de P(atm). V(ar)=NRT

    se eu passar o V dividindo e deixar apenas o P/ RT terei achado as duas incógnitas da densidade

    ou seja, D(ar)= P(atm) . Mols / RT

    agora preciso saber a massa do balão e utilizarei o mesmo processo

    n=m( balão)/ Mols do Hélio------ n.Mols= m(balão)

    P(H). V/ RT = n-----------m( balão)= P(H). V . Mols/ R.T

    º não há necessidade de passar o volume para metros pois na constante universal desta questão, o volume está em litros.

    º passar a temperatura para Kelvin

    1.29.50/0,082. 300 - 2.50.4/ 0,082.300 = M(objeto)

    14500/246 - 4000/246 = 10500/ 246= 42,6 --- aproximadamente 43g