Em uma atividade de fisiologia respiratória, um recipiente rígido de 1,5 L foi usado para representar, de…
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
Em uma atividade de fisiologia respiratória, um recipiente rígido de 1,5 L foi usado para representar, de forma simplificada, uma cavidade pulmonar fechada. O recipiente continha ar a 20 °C e pressão de 1,0 atm. Após ser aquecido até 60 °C, sem alteração do volume e sem entrada ou saída de ar, os estudantes analisaram a variação da pressão interna. Nesse caso, pode-se aplicar a relação entre pressão e temperatura absoluta: P1/T1 = P2/T2. Para converter a temperatura, utiliza-se T(K) = T(°C) + 273. Com base no experimento descrito, determine a pressão do ar no recipiente após o aquecimento.
- A) 3,00 atm
- B) 0,88 atm
- C) 1,14 atm
- D) 0,33 atm
- E) 1,20 atm
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O volume é constante (1,5 L, que não entra no cálculo), P1 = 1,0 atm, T1 = 20 °C e T2 = 60 °C. Como o volume não muda e não há entrada ou saída de ar, vale a relação P1/T1 = P2/T2 com temperaturas absolutas.
- Converta as temperaturas para kelvin usando T(K) = T(°C) + 273. T1 = 20 + 273 = 293 K e T2 = 60 + 273 = 333 K.
- Isole a pressão final: P2 = P1 × T2 / T1 = 1,0 × 333 / 293 ≈ 1,1365, ou seja, aproximadamente 1,14 atm.
- Conferência de coerência física. Como a temperatura absoluta aumentou, a pressão deve aumentar, e 1,14 atm é maior que 1,0 atm. O resultado está correto e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (3,00 atm) usa a razão das temperaturas em graus Celsius (60/20 = 3), sem converter para kelvin. B (0,88 atm) inverte a proporção (293/333), o que faria a pressão cair com o aquecimento. D (0,33 atm) também inverte a razão e usa Celsius (20/60). E (1,20 atm) é uma estimativa grosseira, pois não corresponde à razão exata 333/293.
💡 Dica: Aplique a Lei de Gay-Lussac para encontrar a pressão final.
Alternativa por alternativa
O aluno aplicou a proporção diretamente com as temperaturas em graus Celsius, calculando 60/20 = 3, e esqueceu que a lei exige temperatura absoluta em kelvin.
O aluno inverteu a proporção, calculando 293/333, como se a pressão diminuísse quando a temperatura aumenta.
Como o volume e a quantidade de gás permanecem constantes, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Convertendo as temperaturas: T1 = 20 + 273 = 293 K e T2 = 60 + 273 = 333 K. Assim, 1,0/293 = P2/333, portanto P2 = 333/293 ≈ 1,14 atm.
O aluno inverteu a razão e ainda usou as temperaturas em Celsius (20/60 = 0,33), misturando a ordem da proporção com a escala errada.
O aluno chegou a um valor aproximado, possivelmente por arredondamento grosseiro ou por uma estimativa sem base na razão 333/293, o que o levou a 1,20 atm em vez de 1,14 atm.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre temperatura e pressão, aplicando a fórmula de forma incorreta e não convertendo as temperaturas para Kelvin.
Raio-X da questão
Lei de Gay-Lussac
avaliacao
Lei de Gay-Lussac · proporcionalidade direta
Revisar a relação entre temperatura e pressão de gases.
O aluno pode confundir a relação entre temperatura e pressão, aplicando a fórmula de forma incorreta e não convertendo as temperaturas para Kelvin.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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