Questão 4
UNICAMP 2015
(UNICAMP - 2015) Alguns experimentos muito importantes em física, tais como os realizados em grandes aceleradores de partículas, necessitam de um ambiente com uma atmosfera extremamente rarefeita, comumente denominada de ultra-alto-vácuo. Em tais ambientes a pressão é menor ou igual a 10-6 Pa.
a) Supondo que as moléculas que compõem uma atmosfera de ultra-alto-vácuo estão distribuídas uniformemente no espaço e se comportam como um gás ideal, qual é o número de moléculas por unidade de volume em uma atmosfera cuja pressão seja P = 3,2×10–8 Pa , à temperatura ambiente T = 300 K ? Se necessário, use: Número de Avogrado NA= 6 × 1023 e a Constante universal dos gases ideais R = 8 J/molK.
b) Sabe-se que a pressão atmosférica diminui com a altitude, de tal forma que, a centenas de quilômetros de altitude, ela se aproxima do vácuo absoluto. Por outro lado, pressões acima da encontrada na superfície terrestre podem ser atingidas facilmente em uma submersão aquática. Calcule a razão entre as pressões que devem suportar a carcaça de uma nave espacial
a centenas de quilômetros de altitude e a de um submarino
a 100 m de profundidade, supondo que o interior de ambos os veículos se encontra à pressão de 1 atm. Considere a densidade da água como
Gabarito:
Resolução:
a) O número de moléculas contido no ambiente mencionado pode ser escrito em função do Número de Avogadro e do número de mols por:
Aplicando na Equação de Plapeyron:
b) A pressão na nave é obtida pelo módulo da diferença de pressão entre o ambiente interno e o externo. Portanto a pressão dela é 1 atm.
Sendo Psub o módulo da diferença de pressões entre o ambiente interno do submarino e o ambiente externo: