Sobre o tema
A velocidade do som em gases depende de propriedades como massa molar e temperatura. Em tubos sonoros, a frequência dos harmônicos é determinada pela condição de contorno (aberto ou fechado). Para um tubo aberto em uma extremidade, apenas harmônicos ímpares são possíveis. A questão combina esses conceitos para identificar um gás a partir das frequências harmônicas observadas em experimentos com oxigênio e um gás desconhecido. O raciocínio envolve calcular o comprimento do tubo usando a frequência fundamental do oxigênio e depois determinar a velocidade do som no outro gás a partir da frequência do quinto harmônico, comparando com a tabela fornecida.
Tópicos relacionados
- velocidade do som em gases
- harmônicos em tubos sonoros
- tubo aberto em uma extremidade
- frequência fundamental e harmônicos
- massa molar e velocidade do som
Enunciado
: 0,25
G�s v [m/s]
arg�nio
cript�nio 319
h�lio 221
hidrog�nio 1007
oxig�nio 1270
xen�nio 326
178
fonte: https://pages.mtu.edu/suits/SpeedofSoundOther.html
A tabela mostra a velocidade v do som, a 20 oC e 1 atm, em seis gases diferentes. Quando um
tubo aberto em uma das extremidades � enchido com oxig�nio, a frequ�ncia do primeiro harm�nico
do som produzido pelo tubo � 163 Hz. Quando o oxig�nio � substitu�do por um dos cinco gases
restantes, a frequ�ncia do quinto harm�nico do som produzido pelo tubo � 2517,5 Hz. Isso significa
que o g�s escolhido para o segundo experimento foi o:
(A) arg�nio (B) cript�nio (C) h�lio (D) hidrog�nio (E) xen�nio
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Perguntas frequentes
O que determina a velocidade do som em um gás?
A velocidade do som em um gás depende da temperatura, da massa molar e do expoente adiabático (γ). Quanto menor a massa molar, maior a velocidade, como no hélio e no hidrogênio.
Quais são as frequências harmônicas em um tubo aberto em uma extremidade?
Em um tubo aberto em uma extremidade, os harmônicos são ímpares: f_n = n * v / (4L), com n = 1, 3, 5, ... A frequência fundamental (primeiro harmônico) é f_1 = v/(4L).
Como calcular o comprimento de um tubo a partir da frequência fundamental?
Se a velocidade do som e a frequência fundamental são conhecidas, o comprimento é L = v / (4 f_1). É importante verificar se o tubo é aberto ou fechado na extremidade.