Em um hospital, um cilindro de oxigênio contém $5\text{ mol}$ de $O_2$ a uma temperatura de $300\text{ K}$ (aproximadamente $27^\circ\text{C}$). O gás está sob pressão de $12.300\text{ kPa}$. Admita que o oxigênio se comporte como gás ideal e que o cilindro possua volume fixo. Considere a constante universal dos gases igual a $8{,}31\text{ J/(mol K)}$. Dada a situação, julgue as afirmativas em V para (verdadeiras) ou F para (falsas).
A)O volume interno do cilindro é de aproximadamente $1\text{ L}$.
B)A equação de Clapeyron é válida para gases que se comportam como ideais, geralmente sob baixas pressões e temperaturas moderadas.
C)Se a temperatura do oxigênio dobrar, mantendo o volume constante, a pressão será reduzida pela metade.
D)O aumento da temperatura, em volume constante, provoca aumento da pressão dentro do cilindro.
Gabarito TEF
V · V · F · V
Resolução
Pela equação de Clapeyron, $PV=nRT$.
Com $P=12.300\text{ kPa}=1{,}23\times10^7\text{ Pa}$, temos $V=\dfrac{5\times8{,}31\times300}{1{,}23\times10^7}\approx1{,}01\times10^{-3}\text{ m}^3\approx1{,}01\text{ L}$.
Para quantidade de gás e volume constantes, $\dfrac{P}{T}$ permanece constante. Portanto, se a temperatura dobra, a pressão também dobra.
No tratamento escolar de gases ideais, a equação de Clapeyron descreve o estado do gás e a aproximação de gás ideal é favorecida por condições afastadas da condensação e, em geral, baixas pressões.
Sequência: V · V · F · V.
Q12
Eletricidade — Eletrostática — Associação de capacitores
Em um desfibrilador cardíaco, a energia elétrica é armazenada em capacitores antes de ser liberada em um curto intervalo de tempo para o paciente. Durante a manutenção do equipamento, o técnico precisa substituir o banco de capacitores, que pode ser associado de diferentes formas para ajustar a capacitância equivalente e a tensão de operação do sistema. O circuito do desfibrilador utiliza três capacitores idênticos, cada um de $C=60\mu\text{F}$, que podem ser ligados em série ou em paralelo dependendo da configuração necessária. Sabendo que a tensão máxima de carga do equipamento é $3000\text{ V}$, julgue as afirmativas em V para (verdadeiras) ou F para (falsas).
A)Se os três capacitores forem ligados em série, a capacitância equivalente será de $20\mu\text{F}$.
B)Se os três capacitores forem ligados em paralelo, a capacitância equivalente será de $180\mu\text{F}$.
C)A energia armazenada nos capacitores em série, sob $3000\text{ V}$, será maior do que na associação em paralelo sob a mesma tensão.
D)A associação em série é mais adequada quando se deseja aumentar a tensão máxima suportada pelo conjunto de capacitores.
Gabarito TEF
V · V · F · V
Resolução
Para três capacitores idênticos em série, $C_{eq}=\dfrac{C}{3}=20\mu\text{F}$.
Em paralelo, $C_{eq}=3C=180\mu\text{F}$.
Sob a mesma tensão total, $E=\dfrac{1}{2}C_{eq}V^2$. Como a associação em paralelo tem maior capacitância equivalente, ela armazena mais energia.
Em série, a tensão total pode ser distribuída entre os capacitores, o que permite ao conjunto suportar uma tensão total maior quando os componentes são adequadamente balanceados.
