Em uma aula de Física, estudantes aqueceram lentamente um recipiente rígido e fechado, mantendo constante o…
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 aula de Física, estudantes aqueceram lentamente um recipiente rígido e fechado, mantendo constante o volume do gás em seu interior. Os dados registrados foram: a 300 K, a pressão era de 100 kPa; a 330 K, de 110 kPa; e a 360 K, de 120 kPa. Considerou-se o gás aproximadamente ideal e desprezou-se a dilatação do recipiente. Com base nos dados do experimento, qual relação entre pressão e temperatura absoluta descreve o comportamento observado e está de acordo com a lei de Gay-Lussac?
- A) A pressão varia apenas quando o volume do gás se altera.
- B) A pressão é diretamente proporcional à temperatura em Celsius.
- C) A pressão permanece constante quando a temperatura varia.
- D) A pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta.
- E) A pressão é inversamente proporcional à temperatura absoluta.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a lei envolvida. Como o volume do gás é constante, o experimento é isocórico, e a lei de Gay-Lussac relaciona pressão e temperatura absoluta (em kelvin) nessa situação: P/T = constante. Passo 2: Calcule a razão P/T em cada medição, usando a temperatura em kelvin. Para 300 K e 100 kPa: 100/300 = 0,333. Para 330 K e 110 kPa: 110/330 = 0,333. Para 360 K e 120 kPa: 120/360 = 0,333. Passo 3: A razão é a mesma em todas as medições, então P/T é constante. Isso significa que a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta, o que torna a alternativa D correta. Passo 4: Confirme a conclusão com a própria tabela: ao dobrar a temperatura absoluta, a pressão também dobra na proporção esperada, sem que o volume mude. Passo 5: Verifique as alternativas erradas. A está errada, pois a pressão varia aqui sem qualquer mudança de volume, por causa da temperatura. B está errada, pois a proporcionalidade vale para a temperatura absoluta em kelvin, não para a escala Celsius; em Celsius, 100/27 não é igual a 110/57. C está errada, pois a pressão aumenta a cada medição, ou seja, não é constante. E está errada, pois a pressão cresce quando a temperatura cresce, o que é proporcionalidade direta, e não inversa. Concluindo, o gabarito oficial D está correto e coincide com a resolução feita de forma independente.
💡 Dica: Relacione a variação de pressão e temperatura com a lei de Gay-Lussac.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a pressão só muda quando o volume muda, esquecendo que, em um recipiente fechado, a temperatura também altera a pressão.
Por que engana: Confundir a relação entre pressão e temperatura, afirmando que a pressão é inversamente proporcional à temperatura.
O aluno usa a temperatura em Celsius na relação de proporcionalidade, quando a lei exige a escala absoluta em kelvin; em Celsius, a razão P/T não se mantém constante.
O aluno interpreta que o aquecimento não altera a pressão, talvez confundindo o caso com um processo isobárico, em que a pressão é mantida constante.
Como o volume do gás permaneceu constante, a lei de Gay-Lussac estabelece que p/T é constante. Os dados confirmam essa relação: 100/300 = 110/330 = 120/360. Portanto, quando a temperatura absoluta aumenta, a pressão aumenta na mesma proporção.
O aluno confunde a lei de Gay-Lussac com a lei de Boyle-Mariotte, que relaciona grandezas de forma inversamente proporcional, e aplica essa ideia à relação entre pressão e temperatura.
Raio-X da questão
lei de Gay-Lussac
avaliacao
lei de Gay-Lussac · proporcionalidade direta
Revisar a lei de Gay-Lussac e suas aplicações em gráficos.
Confundir a relação entre pressão e temperatura, afirmando que a pressão é inversamente proporcional à temperatura.
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pensamento_critico
cientifico
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