Exercícios: A teoria cinético-molecular

Ao preparar um refrigerante, você usa água da torneira, joga alguns cubos de gelo e, ao fundo da cozinha, sai vapor de uma panela. Indique os três estados em que a água pode se encontrar e escreva um exemplo do dia a dia para cada um, diferente dos que aparecem aqui.

Complete a frase com as palavras que faltam: «Segundo a teoria cinético-molecular, toda a matéria é formada por $\dots$ muito pequenas que estão em contínuo $\dots$». Depois, explique com suas próprias palavras por que não conseguimos ver essas partículas.

A Ana deixa na prateleira do seu quarto uma pedra que pegou na praia. A pedra não muda nem de forma nem de tamanho, esteja onde estiver. A figura mostra como as partículas estão organizadas dentro de um sólido como esse.

Explique, com base na teoria cinético-molecular, por que os sólidos têm forma e volume próprios. Pense em como as suas partículas estão ligadas e em como elas se movem.

O Lucas despeja o suco de um copo largo em uma garrafa estreita: o suco muda de forma, mas a quantidade de suco é a mesma. A figura mostra o suco nos dois recipientes.

Explique por que um líquido tem volume próprio, mas não tem forma própria, pensando em como as partículas dele se movem.

Ao encher uma bola, o ar que entra acaba ocupando todo o seu interior. É indiferente se a bola é esférica, como as de futebol, ou oval, como as de rúgbi: o ar sempre a enche por completo. Na figura estão representadas as suas partículas dentro da bola.

Explique o que fazem as partículas de um gás e por que razão os gases não têm nem forma nem volume próprios.

A Paula tapa com o dedo a saída de uma seringa cheia de ar e empurra o êmbolo: o ar pode ser bastante comprimido. Se você encher a seringa com água e repetir o teste, o êmbolo quase não se move. A figura representa os dois testes.

Qual diferença existe entre as partículas de um gás e as de um líquido que explica este resultado?

A Laia passa perfume no pulso no quarto dela e, pouco depois, o irmão sente o aroma da sala sem haver correntes de ar. Como as partículas do perfume chegaram até o nariz do irmão? Como se chama esse fenômeno?

Um colchão inflável que acabou de ser enchido está duro: ao apertá-lo com a mão, você percebe que ele oferece resistência. Explique, com base na teoria cinético-molecular, o que fazem as partículas de ar contra as paredes internas do colchão e por que isso explica que sintamos essa resistência.

O Hugo deixa cair, com cuidado e sem mexer, uma gota de tinta em um copo de água. Depois de algum tempo, toda a água ficou tingida de cor, como mostra a figura.

Que fenômeno ocorreu? Explique-o com a teoria cinético-molecular: o que fazem as partículas da tinta e as da água?

Se escapar um pouco de gás de um botijão de gás, sente-se o cheiro em toda a cozinha em poucos segundos. Ao contrário, uma gota de tinta num copo de água demora vários minutos para tingi-lo por completo. Por que você acha que a difusão é muito mais rápida nos gases do que nos líquidos? Pense na distância entre as partículas e no quão livres elas estão para se moverem.

Em um sólido, as partículas vibram quase sem sair do lugar; em um líquido, deslizam umas sobre as outras; em um gás, movem-se livremente por todo o recipiente. Associe cada tipo de movimento a uma das seguintes observações e justifique a associação:

1. a) Um bloco de ferro conserva sempre a sua forma.
2. b) A água de uma garrafa pode ser despejada em um copo.
3. c) O ar de um balão enche todo o seu interior.

A Marina compara duas bolas: uma vazia, que está mole, e outra recém-cheia, que está dura. Dentro da segunda há muito mais partículas de ar, como se mostra na figura.

Explique, pensando nas colisões das partículas contra as paredes da bola, por que a bola cheia está mais dura.

Em um frasco de desodorante lê-se: «Não expor a temperaturas superiores a $50\ ^\circ\text{C}$». O frasco é hermético e contém gás sob pressão. Explique o que acontece com as partículas do gás quando o frasco esquenta e por que razão o frasco pode chegar a estourar.

Ao passar pela porta de uma padaria você sente o cheiro de pão recém-saído do forno, mas o aroma não chega de imediato: demora alguns segundos para percorrer os poucos metros até você, apesar de as partículas do aroma se moverem muito depressa. O que acontece com essas partículas no trajeto? Pense nas partículas de ar que já existem entre a padaria e o seu nariz.

Após um longo passeio de bicicleta num dia de calor, o Omar nota os pneus mais duros do que ao sair de casa, sem ter usado a bomba de ar e sem furos. Explique, com a teoria cinético-molecular, o que aconteceu com as partículas do ar no interior dos pneus.

Em um botijão pequeno de camping cabe gás suficiente para encher muitos balões grandes. Como é possível que tanto gás caiba em um recipiente tão pequeno? Relacione isso com os espaços vazios que existem entre as partículas de um gás.

Na casa da Carla, a sopa quente recém-servida é sentida pelo cheiro já desde o corredor, mas o gaspacho frio quase não se nota até a pessoa aproximar o nariz do prato. Explique a diferença com a teoria cinético-molecular: que efeito a temperatura tem sobre as partículas e de que forma isso influencia a difusão do odor?

No laboratório, o Eric prepara dois copos: um com água fria da geladeira e outro com água quente. Ele deixa cair uma gota de corante em cada um, ao mesmo tempo e sem agitar, como mostra a figura.

1. a) Preveja o que será observado em cada copo após cinco minutos.
2. b) Explique a sua previsão com base na teoria cinético-molecular.
3. c) Enuncie uma conclusão geral que relacione a temperatura com a velocidade da difusão.

Os balões-sonda que medem as condições atmosféricas são soltos semicheios. À medida que sobem, a pressão do ar externo fica cada vez menor e o balão se expande cada vez mais até estourar. A figura mostra o balão ao ser solto e em grande altitude.

Explique, pensando nas colisões das partículas do interior e do exterior, por que razão o balão se expande à medida que a pressão externa diminui.

Uma garrafa de plástico vazia e bem fechada fica esquecida dentro de um carro ao sol: passado algum tempo, fica estufada, como se estivesse inflada. Se você a colocar na geladeira durante algumas horas, ela fica amassada, comprimida para dentro. Explique as duas alterações com base na teoria cinético-molecular: o que fazem as partículas do ar interior em cada caso e o que acontece com a pressão.

Uma bola de tênis de mesa amassada, mas sem furos, é mergulhada em água quente e recupera a sua forma esférica.

1. a) Explique por que o calor da água ajuda a desamassá-la: o que fazem as partículas do ar do interior?
2. b) O truque funcionaria se a bola tivesse um pequeno furo? Justifique a resposta.

A Valéria enche uma seringa com $10\ \text{mL}$ de ar, tapa a saída com o dedo e empurra o êmbolo até reduzir o ar a $5\ \text{mL}$.

1. a) O número de partículas de ar no interior da seringa se alterou?
2. b) O que acontece com o número de colisões das partículas contra as paredes a cada segundo?
3. c) A pressão do ar aumenta ou diminui? Justifique as três respostas.

Planeje um experimento para comprovar que as partículas de um gás estão em movimento contínuo usando apenas um aromatizador de ambiente em spray, um cronômetro e uma fita métrica. Indique:

1. a) O que você faria e o que mediria.
2. b) Que resultado você espera obter.
3. c) A que conclusão você chegaria se o resultado confirmasse a teoria.

O nível da água de um copo esquecido no peitoril de uma janela desce depois de algumas semanas, embora ninguém beba dela. Explique, com base na teoria cinético-molecular, o que acontece com as partículas mais rápidas da superfície da água. Depois, preveja o que aconteceria com o nível da água se o copo estivesse hermeticamente fechado e justifique.