Em uma aula de Física, estudantes colocaram uma quantidade fixa de gás em um cilindro metálico fechado, cujo…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula de Física, estudantes colocaram uma quantidade fixa de gás em um cilindro metálico fechado, cujo êmbolo foi travado para manter o volume constante. Inicialmente, o gás estava a 300 K e apresentava pressão de 100 kPa. Após ser aquecido até 360 K, sem alteração no volume e sem vazamento, o manômetro indicou pressão de 120 kPa. O experimento ilustra uma transformação gasosa estudada nas condições de volume constante. Com base no experimento descrito, qual relação entre temperatura e pressão é evidenciada para uma quantidade fixa de gás em volume constante?
- A) A pressão depende somente do volume do recipiente.
- B) A pressão aumenta quando a temperatura aumenta.
- C) A pressão permanece constante durante o aquecimento.
- D) A pressão diminui quando a temperatura aumenta.
- E) A pressão depende somente da quantidade de gás.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique a transformação. O cilindro está fechado, o êmbolo está travado e não há vazamento, logo o volume é constante e a quantidade de gás é fixa. Trata-se de uma transformação isocórica (isovolumétrica), regida pela Lei de Gay-Lussac.
- Analise os dados numéricos. Inicialmente T = 300 K e p = 100 kPa. Depois do aquecimento, T = 360 K e p = 120 kPa. A temperatura aumentou de 300 K para 360 K (fator de 1,2) e a pressão aumentou de 100 kPa para 120 kPa (também fator de 1,2). A razão p/T se mantém: 100/300 = 0,333 e 120/360 = 0,333.
- Conclua a relação. Para gás de massa fixa em volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta (p/T = constante). Assim, quando a temperatura aumenta, a pressão também aumenta, o que corresponde à alternativa B.
- Por que as outras estão erradas. A) Está errada porque o volume é mantido constante, então a pressão não é determinada por ele neste experimento. C) Está errada porque a pressão variou de 100 kPa para 120 kPa durante o aquecimento. D) Está errada porque a pressão aumentou, em vez de diminuir, quando a temperatura subiu. E) Está errada porque a pressão depende também da temperatura e do volume, não somente da quantidade de gás.
- Conclusão: a alternativa correta é a B, de acordo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Considere a lei de Gay-Lussac sobre gases.
Alternativa por alternativa
O aluno pensa que a pressão de um gás é controlada pelo volume do recipiente, como se a pressão fosse uma propriedade geométrica. Ele não percebe que, com o volume fixo, a variação de pressão vem da variação de temperatura.
Em uma quantidade fixa de gás mantida em volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Assim, ao passar de 300 K para 360 K, a temperatura aumentou 20%, e a pressão também passou de 100 kPa para 120 kPa, aumentando 20%.
O aluno acredita que, como o volume não muda, nada no gás muda, e por isso a pressão permaneceria constante. Ele ignora que o aquecimento altera a agitação das moléculas e a força que elas exercem nas paredes.
O aluno inverte a relação, imaginando que aquecer o gás reduz a pressão, possivelmente confundindo com a Lei de Boyle, em que pressão e volume são inversamente proporcionais. Ele não lê os dados de 100 kPa para 120 kPa.
O aluno considera apenas a quantidade de gás, que é fixa, e conclui que a pressão não se altera. Ele não considera que a pressão depende também da temperatura, que foi alterada no experimento.
Por que engana: Confundir que o aumento da temperatura diminui a pressão ou que a pressão permanece constante ao aquecer o gás.
Raio-X da questão
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leis dos gases ideais · relação temperatura e pressão
Revisar a lei de Gay-Lussac e suas aplicações.
Confundir que o aumento da temperatura diminui a pressão ou que a pressão permanece constante ao aquecer o gás.
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cientifico
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