Para investigar a relação entre temperatura e pressão, estudantes utilizaram um recipiente metálico rígido e…
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
Para investigar a relação entre temperatura e pressão, estudantes utilizaram um recipiente metálico rígido e hermeticamente fechado, contendo uma quantidade fixa de gás. O volume do recipiente permaneceu constante durante todo o experimento, e não houve entrada ou saída de gás. Ao aquecer o recipiente, a temperatura do gás passou de 300 K para 360 K, enquanto a pressão aumentou de 1,0 atm para 1,2 atm. Considerando o gás aproximadamente ideal, a transformação foi analisada pela relação entre pressão e temperatura absolutas. Com base nas condições experimentais e nos dados apresentados, qual relação entre a pressão e a temperatura do gás explica o resultado observado?
- A) A pressão diminui proporcionalmente à temperatura absoluta.
- B) A pressão varia apenas quando o volume do recipiente se modifica.
- C) A pressão diminui porque a quantidade de gás permanece constante.
- D) A pressão permanece constante durante o aquecimento do gás.
- E) A pressão aumenta proporcionalmente à temperatura absoluta.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique o tipo de transformação. O recipiente é rígido e hermeticamente fechado, ou seja, o volume é constante, e não há entrada ou saída de gás, então a quantidade de gás também é constante. Trata-se de uma transformação isocórica (isovolumétrica). Para um gás ideal nessas condições, a lei de Gay-Lussac mostra que a razão entre pressão e temperatura absoluta permanece constante: P/T = constante.
- Verifique a relação com os dados. Na situação inicial, P/T = 1,0/300 = 0,00333 atm/K. Na situação final, P/T = 1,2/360 = 0,00333 atm/K. As razões são iguais, o que confirma que a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta.
- Interprete o resultado. Como a temperatura aumentou de 300 K para 360 K (aumento de 20%), a pressão também aumentou na mesma proporção, de 1,0 atm para 1,2 atm. Portanto, a alternativa E, que afirma que a pressão aumenta proporcionalmente à temperatura absoluta, explica o resultado observado.
- Analise as alternativas incorretas. A está errada porque afirma que a pressão diminui, quando os dados mostram aumento. B está errada porque a pressão varia com a temperatura mesmo com volume constante, como o experimento demonstra. C está errada porque, embora a quantidade de gás seja constante, a pressão aumentou e não diminuiu. D está errada porque a pressão variou de 1,0 para 1,2 atm.
- O gabarito oficial (E) coincide com a resolução obtida.
💡 Dica: Considere a relação entre pressão e temperatura em um gás ideal.
Alternativa por alternativa
O aluno inverte a relação entre pressão e temperatura, achando que a pressão cai quando a temperatura sobe. Ele não percebe que, em volume constante, o aumento da agitação das moléculas aumenta as colisões com as paredes.
Por que engana: Confundir a relação direta entre pressão e temperatura, acreditando que a pressão diminui ou é constante com o aumento da temperatura.
O aluno acredita que a pressão depende apenas do volume, ignorando a temperatura. Ele associa a pressão à compressão do recipiente, mas aqui o volume não muda e a pressão mudou por causa do aquecimento.
O aluno confunde a constância da quantidade de gás com a diminuição da pressão e não lê corretamente os dados, que mostram aumento de 1,0 atm para 1,2 atm. A massa de gás constante não implica queda de pressão.
O aluno supõe que, se nada entra ou sai do recipiente, a pressão também deve permanecer constante. Ele ignora que a temperatura variou e que a pressão, portanto, também variou.
Como a quantidade de gás e o volume permaneceram constantes, aplica-se a relação P/T = constante. Assim, quando a temperatura absoluta aumenta, a pressão também aumenta proporcionalmente. De fato, a temperatura passou de 300 K para 360 K, um aumento de 20%, e a pressão passou de 1,0 atm para 1,2 atm, também um aumento de 20%.
Raio-X da questão
pressão e temperatura
avaliacao
leis dos gases ideais · relação pressão temperatura
Revisar a lei dos gases ideais e suas relações.
Confundir a relação direta entre pressão e temperatura, acreditando que a pressão diminui ou é constante com o aumento da temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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