Em uma demonstração de Física, uma seringa contém certa quantidade de ar e tem sua saída vedada. O êmbolo é…

Questão

Em uma demonstração de Física, uma seringa contém certa quantidade de ar e tem sua saída vedada. O êmbolo é empurrado rapidamente, reduzindo o volume do gás. Como o processo ocorre em poucos instantes e a seringa é termicamente isolada, há pouca troca de calor entre o gás e o ambiente. Após a compressão, a parede da seringa é percebida mais aquecida. Com base nas condições descritas, qual transformação ocorre com a temperatura do gás durante a compressão?

1. A) A temperatura do gás permanece constante, pois somente o volume foi alterado.
2. B) A temperatura do gás aumenta, pois o trabalho realizado sobre ele eleva sua energia interna.
3. C) A temperatura do gás diminui, pois a redução do volume reduz sua energia interna.
4. D) A temperatura do gás permanece igual à do ambiente, pois a seringa está fechada.
5. E) A temperatura do gás depende apenas da pressão final, sem relação com o trabalho realizado.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Identifique as condições do processo. A compressão é rápida, a seringa é termicamente isolada e a saída está vedada. Isso caracteriza uma transformação adiabática, em que não há troca de calor (Q = 0) com o ambiente.
2. Aplique a Primeira Lei da Termodinâmica, ΔU = Q - τ, em que τ é o trabalho realizado pelo gás. Como Q = 0, temos ΔU = -τ.
3. Na compressão, o volume diminui e o ambiente externo realiza trabalho sobre o gás. Pela convenção usual, o trabalho do gás é negativo (τ < 0), então ΔU = -τ > 0. A energia interna do gás aumenta.
4. Para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura. Logo, se a energia interna aumenta, a temperatura do gás também aumenta. Isso é coerente com a observação de que a parede da seringa fica mais aquecida após a compressão.
5. Avaliando as alternativas. A alternativa B está correta, pois descreve o aumento da temperatura causado pelo trabalho realizado sobre o gás. A alternativa A está errada, pois ignora que a variação de volume realiza trabalho e altera a energia interna. A alternativa C está errada, pois associa a redução de volume a uma diminuição da energia interna, o que é o oposto do que ocorre. A alternativa D está errada, pois o gás não fica em equilíbrio térmico com o ambiente durante a compressão rápida e isolada. A alternativa E está errada, pois a temperatura está diretamente ligada à energia interna, que depende do trabalho realizado, e não apenas da pressão final.
6. Conclusão: o gabarito oficial B está correto.

💡 Dica: Considere a relação entre pressão e temperatura dos gases.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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