Em um laboratório escolar, estudantes aquecem um recipiente metálico rígido e hermeticamente fechado, contendo…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório escolar, estudantes aquecem um recipiente metálico rígido e hermeticamente fechado, contendo um gás ideal. Antes do aquecimento, o gás ocupa 2,0 m³, está a 20 °C e exerce pressão de 1,0 atm. Após atingir o equilíbrio térmico, sua temperatura passa a ser 80 °C. Como o recipiente é rígido, seu volume permanece constante durante todo o processo. Com base nas informações do texto, qual é aproximadamente a pressão final do gás, em uma transformação isocórica?
- A) 2,0 atm
- B) 0,3 atm
- C) 4,0 atm
- D) 1,0 atm
- E) 1,2 atm
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique a transformação. O recipiente é rígido e fechado, então o volume é constante. Trata-se de uma transformação isocórica, em que a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta (lei de Gay-Lussac): P1/T1 = P2/T2.
- Converta as temperaturas para kelvin, pois a proporção vale apenas em escala absoluta. T1 = 20 + 273 = 293 K e T2 = 80 + 273 = 353 K.
- Isole a pressão final: P2 = P1 x T2/T1 = 1,0 x 353/293 ≈ 1,20 atm. Portanto, a pressão final é aproximadamente 1,2 atm.
- Verificação lógica. A temperatura aumentou, então a pressão deve aumentar um pouco. Como a razão de temperaturas em kelvin é cerca de 1,2, o resultado é coerente.
- Por que as outras estão erradas. A (2,0 atm) confunde a pressão com o volume dado no enunciado. B (0,3 atm) inverte a razão e usa Celsius. C (4,0 atm) usa a razão 80/20 em Celsius, sem converter para kelvin. D (1,0 atm) supõe que a pressão não muda, o que só valeria em uma transformação isobárica.
- Observação: o gabarito oficial E está correto e coincide com a resolução.
💡 Dica: Utilize a lei de Gay-Lussac para resolver a questão.
Alternativa por alternativa
Confunde a grandeza pedida: toma o valor do volume dado no enunciado (2,0 m³) como se fosse a pressão final, ou supõe que a pressão dobra sem qualquer relação com a temperatura.
Por que engana: Confundir a relação entre temperatura e pressão em transformações isocóricas, aplicando a fórmula errada.
Inverte a razão de proporcionalidade, calculando P2 = P1 x T1/T2 com as temperaturas em Celsius (20/80 = 0,25, aproximadamente 0,3 atm). Confunde a relação direta entre pressão e temperatura e não converte para kelvin.
Aplica a proporção direta usando as temperaturas em Celsius (80/20 = 4) e não converte para a escala absoluta. Não percebe que a proporcionalidade só vale com temperatura em kelvin.
Acredita que a pressão permanece constante porque o recipiente é fechado, ignorando que a elevação da temperatura aumenta a pressão em volume constante. Confunde a transformação isocórica com a isobárica.
Em uma transformação isocórica, a razão entre a pressão e a temperatura absoluta permanece constante: P₁/T₁ = P₂/T₂. Convertendo as temperaturas para kelvin, T₁ = 20 + 273 = 293 K e T₂ = 80 + 273 = 353 K. Assim, P₂ = 1,0 × 353/293 ≈ 1,2 atm.
Raio-X da questão
transformação isocórica
avaliacao
lei dos gases ideais · transformações gasosas
Revisar a lei de Gay-Lussac e suas aplicações em transformações gasosas.
Confundir a relação entre temperatura e pressão em transformações isocóricas, aplicando a fórmula errada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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