Considere uma mistura de gases e em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e sobre a velocidade média das moléculas de cada gás, pode-se concluir que:


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ITA IIIT 06/01/2022 19:36
A energia cinética média de translação (ou energia de agitação térmica) depende da temperatura, isto é: \begin{matrix} E_{cm} = \dfrac{L}{2} \cdot K \cdot T \end{matrix}Como a mistura dos gases está em equilíbrio térmico, isso quer dizer que a temperatura das moléculas será igual. Assim, as energias cinéticas são as mesmas. $\color{orangered}{Obs:}$ $K$ é a constante de Boltzmann. Sabido que a energia cinética depende da massa da molécula, pode-se dizer que $H_2$ terá maior velocidade média que $N_2$, visto que sua massa é menor, veja: \begin{matrix} Ec_{H_2} = Ec_{N_2} \\ \\ {\dfrac{m_{H_2} \cdot V^2_{H_2}}{2} = \dfrac{m_{N_2}\cdot V^2_{N_2}}{2}} \\ \\ { \dfrac{m_{H_2}}{m_{N_2} } = \dfrac{V^2_{N_2}}{V^2_{H_2} } } \\ \\ m_{H_2} < m_{N_2} \ \Longleftrightarrow \ V^2_{H_2} > V^2_{H_2} \\ \\ Letra \ (E) \end{matrix}
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Igor Ribeiro 18/02/2023 00:57
Dado que $\overline E_{cin}=\frac{3}{2}\cdot K \cdot T$, em que $K$ é a constante de Boltzmann, denominando $T_a$ como a temperatura na mistura de $H_2$, e $T_b$ como temperatura na de $N_2$, obtemos: $\overline E_{cin_{H_2}}=\frac{3}{2}\cdot K \cdot T_a$ $\overline E_{cin_{N_2}}=\frac{3}{2}\cdot K \cdot T_b$ $T_a=T_b$ $\implies$ $\overline E_{cin_{H_2}}=\overline E_{cin_{N_2}}$ (ambas têm a mesma energia cinética média) Em relação à velocidade média, $\overline V_i=\sqrt{\frac{3RT}{M_i}}$, analisa-se $M_i$ (massa-molar), de modo que possamos fazer a devida desigualdade. Denominando $M_a$ como a massa-molar do $H_2$, e $M_b$ como a massa-molar do $N_2$, é sabido que, em valores aproximados: $M_a=2$ $g/mol$ e $M_b=28$ $g/mol$ Logo, é seguro dizer que $M_a<M_b$. $\overline V_a=\sqrt{\frac{3RT}{M_a}}$ e $\overline V_b=\sqrt{\frac{3RT}{M_b}}$ $\implies$ $\sqrt {M_a} \cdot \overline v_a=\sqrt {M_b} \cdot \overline v_b$, temos: $\frac{M_a}{M_b}=\frac{\overline {v^{2}_b}}{\overline {v^{2}_a}}<1$ $\implies$ $\overline {v_b} < \overline {v_a}$ $\implies$ $\overline {v_a} > \overline {v_b}$ Resultados: Letra $\mathbb {E}$ $\overline E_{cin_{H_2}}=\overline E_{cin_{N_2}}$ $\overline {v_a} > \overline {v_b}$
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