Questão 8 — Teoria Cinética dos Gases — Efusão (Física) — ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) 2018

Física Teoria Cinética dos Gases — Efusão

ITA 2018 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2019 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Em um reservatório são armazenados 1 mol de gás hélio e 1 mol de gás oxigênio em equilíbrio térmico. Por meio de um orifício de dimensões muito menores que o comprimento livre médio das espécies gasosas, inicia-se um vazamento de gás para o exterior. Sobre essa situação são feitas as seguintes afirmações:
I. No interior do reservatório, os átomos de hélio têm, em média, energia cinética menor em comparação à das moléculas de oxigênio.
II. No interior do reservatório, os átomos de hélio têm, em média, velocidade de translação maior em comparação à das moléculas de oxigênio.
III. A porção do gás que vaza e a que permanece no interior do reservatório têm a mesma fração molar de hélio.
Assinale a opção correta.

Selecione uma alternativa A) Apenas a afirmação I é falsa. B) Apenas a afirmação II é falsa. C) Apenas a afirmação III é falsa. D) Há mais de uma afirmação falsa. E) Todas as afirmações são verdadeiras.

Resolução comentada

Só a afirmação III é falsa: o gás que vaza é mais rico em hélio.

I é verdadeira se considerarmos a energia cinética total da molécula: o He é monoatômico (3/2 kT) e o O2 tem também rotação (5/2 kT). II é verdadeira, pois, com mesma temperatura e menor massa, o He tem maior velocidade média. III é falsa: na efusão, a taxa é proporcional a 1/√M, então o hélio escapa mais rápido e o gás que vaza tem fração molar de He maior que a do gás que fica.

Análise das alternativas

A e B são incorretas porque I e II são verdadeiras. D e E também, pois há exatamente uma afirmação falsa, a III. A afirmação I seria falsa se considerássemos só a energia cinética de translação, que é igual para os dois gases; o gabarito a trata como verdadeira por incluir a rotação do O2.

Referência: Lei de Graham da efusão; teorema da equipartição

Resolução comentada do VaiConcursos.