Em uma atividade experimental, uma seringa vedada contém uma quantidade fixa de gás. O conjunto é mantido em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade experimental, uma seringa vedada contém uma quantidade fixa de gás. O conjunto é mantido em um banho térmico a 300 K, de modo que a temperatura permaneça constante. Ao variar lentamente o volume, foram registradas as seguintes medidas: volume de 1,0 L e pressão de 300 kPa; volume de 2,0 L e pressão de 150 kPa; volume de 3,0 L e pressão de 100 kPa. Despreze o volume do sistema de medida. Com base nos dados do experimento, qual relação entre a pressão e o volume do gás é observada quando a temperatura permanece constante?
- A) A pressão diminui à medida que o volume aumenta.
- B) A pressão aumenta à medida que o volume aumenta.
- C) A pressão permanece constante à medida que o volume aumenta.
- D) O volume permanece constante à medida que a pressão aumenta.
- E) A pressão e o volume variam sem relação definida.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique o tipo de transformação. A temperatura é constante em 300 K, portanto trata-se de uma transformação isotérmica de um gás com quantidade fixa, regida pela Lei de Boyle: pressão e volume são inversamente proporcionais, ou seja, o produto P x V permanece constante.
- Calcule o produto P x V em cada medida. Para 1,0 L e 300 kPa, o produto é 300 kPa x 1,0 L = 300 kPa.L. Para 2,0 L e 150 kPa, o produto é 300 kPa.L. Para 3,0 L e 100 kPa, o produto é 300 kPa.L. O produto é o mesmo nas três medidas, o que confirma a relação inversa.
- Analise o comportamento dos dados. Ao aumentar o volume de 1,0 L para 2,0 L e depois para 3,0 L, a pressão cai de 300 kPa para 150 kPa e depois para 100 kPa. Logo, a pressão diminui à medida que o volume aumenta, o que corresponde à alternativa A.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa B afirma que a pressão aumenta com o volume, o oposto do que os dados mostram. A alternativa C diz que a pressão é constante, mas ela varia de 300 kPa para 100 kPa. A alternativa D inverte a relação e fala em volume constante, algo que não ocorreu, pois o volume foi variado. A alternativa E afirma que não há relação definida, mas o produto P x V constante mostra uma relação clara e matemática.
- Conclusão. A relação observada é de proporcionalidade inversa entre pressão e volume a temperatura constante, conforme a Lei de Boyle, e a alternativa correta é a A, de acordo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Analise a relação entre pressão e volume no gráfico apresentado.
Alternativa por alternativa
Para uma quantidade fixa de gás sob temperatura constante, a lei de Boyle relaciona pressão e volume de forma inversamente proporcional: P · V = constante. Os dados confirmam essa relação, pois 300 kPa · 1,0 L, 150 kPa · 2,0 L e 100 kPa · 3,0 L resultam no mesmo produto. Portanto, o aumento do volume provoca a diminuição da pressão.
O aluno pode ter pensado que, por o gás ocupar mais espaço, ele exerceria mais pressão, uma intuição de que mais volume significa mais força sobre as paredes. Ele não percebeu que os dados mostram a pressão caindo quando o volume sobe.
O aluno pode ter se confundido com a ideia de que a temperatura constante implica pressão constante, misturando a condição de temperatura fixa com a grandeza pressão. Não observou que os valores de pressão mudam de 300 para 100 kPa.
O aluno pode ter invertido a pergunta, confundindo a variável controlada com a variável observada, e supôs que o volume fica fixo. Como o experimento variou o volume deliberadamente, essa leitura contraria os dados.
O aluno pode ter tentado relacionar os pares de valores apenas olhando para eles de forma isolada, sem calcular o produto P x V, e concluído que não havia padrão. A relação constante de 300 kPa.L só aparece ao multiplicar os pares.
Raio-X da questão
gás ideal
avaliacao
lei de Boyle · gás ideal
Revisar a lei de Boyle para gases ideais.
Confundir a relação inversa entre pressão e volume, pensando que a pressão aumenta com o volume em vez de diminuir.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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