Durante uma atividade de Física em uma escola brasileira, estudantes colocaram uma amostra de gás ideal em uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de Física em uma escola brasileira, estudantes colocaram uma amostra de gás ideal em uma seringa com êmbolo móvel. O êmbolo podia se deslocar livremente, mantendo a pressão externa praticamente constante. Ao aquecer lentamente o gás, registraram os seguintes dados: a 300 K, o volume era de 2,0 L; a 360 K, o volume passou a ser de 2,4 L. Com base nos dados do experimento, qual relação entre a temperatura absoluta e o volume de um gás ideal é verificada quando a pressão permanece constante?
- A) O volume permanece inalterado quando a temperatura absoluta aumenta, mantendo-se a pressão constante.
- B) O volume aumenta, mas sua variação não acompanha a variação da temperatura absoluta, mantendo-se a pressão constante.
- C) O volume aumenta pela mesma quantidade numérica que a temperatura absoluta, mantendo-se a pressão constante.
- D) O volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta, aumentando de 2,0 L para 2,4 L.
- E) O volume diminui quando a temperatura absoluta aumenta, mantendo-se a pressão constante.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a transformação. A pressão é constante e a temperatura absoluta e o volume variam, o que caracteriza uma transformação isobárica, descrita pela Lei de Charles e Gay-Lussac. Passo 2: Calcule a razão V/T nas duas situações. Em 300 K, V/T = 2,0 / 300 = 0,00667 L/K. Em 360 K, V/T = 2,4 / 360 = 0,00667 L/K. Passo 3: Compare os resultados. A razão V/T se mantém constante, o que significa que o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta quando a pressão é constante. Passo 4: Verifique a alternativa D. Ela afirma proporcionalidade direta e cita a variação de 2,0 L para 2,4 L, que está de acordo com os dados do experimento, então D está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 5: Analise as demais. A está errada porque o volume mudou de 2,0 L para 2,4 L, não permaneceu inalterado. B está errada porque o volume aumentou exatamente na proporção do aumento da temperatura absoluta, de 300 K para 360 K, ou seja, um fator de 1,2 em ambos. C está errada porque o volume não aumentou 60 L, que seria a variação numérica da temperatura (360 - 300 = 60), e sim 0,4 L, de forma proporcional. E está errada porque o volume aumentou quando a temperatura subiu, e não diminuiu.
💡 Dica: Considere a lei de Charles para responder.
Alternativa por alternativa
Supõe que, com a pressão constante, o aquecimento não altera o volume, como se o gás estivesse em um recipiente rígido. Esquece que o êmbolo móvel permite a expansão do gás.
Por que engana: Confundir a relação direta entre temperatura e volume, pensando que um aumenta enquanto o outro diminui.
Reconhece que o volume aumenta, mas acredita que essa variação não acompanha a da temperatura absoluta. Não percebe que a razão entre os aumentos (1,2 para a temperatura e 1,2 para o volume) é a mesma.
Confunde proporcionalidade com igualdade de variações numéricas, supondo que o volume deveria aumentar 60 unidades porque a temperatura aumentou 60 K. Não considera que a relação é multiplicativa.
Para uma quantidade fixa de gás ideal sob pressão constante, vale a lei de Charles: V/T é constante. Como 2,0/300 = 2,4/360, o volume aumenta na mesma proporção que a temperatura absoluta. A elevação de 300 K para 360 K, ou 20%, provoca uma elevação de 2,0 L para 2,4 L, também de 20%.
Aplica a intuição do dia a dia de que o aquecimento faz o material encolher ou contrair. Assim, imagina que o gás diminuiria de volume ao ser aquecido.
Raio-X da questão
gás ideal
avaliacao
leis dos gases ideais · relacao temperatura volume
Revisar a lei de Charles e suas implicações.
Confundir a relação direta entre temperatura e volume, pensando que um aumenta enquanto o outro diminui.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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