Em uma atividade experimental, estudantes aqueceram uma amostra de gás mantida em um recipiente rígido e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade experimental, estudantes aqueceram uma amostra de gás mantida em um recipiente rígido e fechado, de volume constante. Após cada aquecimento, aguardaram o equilíbrio térmico e registraram os dados: a 300 K, a pressão era 1,0 atm; a 450 K, 1,5 atm; e a 600 K, 2,0 atm. O professor destacou que, para analisar relações proporcionais entre grandezas termodinâmicas, deve ser usada a temperatura absoluta, medida em kelvin. Com base nas condições experimentais e nos dados apresentados, qual relação entre pressão e temperatura explica os resultados observados?
- A) A pressão aumenta porque o volume do gás aumenta durante o aquecimento.
- B) A pressão permanece constante quando a temperatura absoluta aumenta.
- C) A pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta, com o volume constante.
- D) A pressão é diretamente proporcional à temperatura medida em graus Celsius.
- E) A pressão diminui proporcionalmente quando a temperatura absoluta aumenta.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique as grandezas. O recipiente é rígido e fechado, logo o volume é constante. Varia a temperatura e se mede a pressão do gás.
- Converta as temperaturas para a escala absoluta. O enunciado pede kelvin, então use 300 K, 450 K e 600 K, já dados em kelvin.
- Calcule a razão pressão/temperatura em cada medição. Para 1,0 atm e 300 K, a razão é 1,0/300 = 0,00333. Para 1,5 atm e 450 K, é 1,5/450 = 0,00333. Para 2,0 atm e 600 K, é 2,0/600 = 0,00333.
- Como a razão é constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta, mantido o volume constante (lei de Gay-Lussac, isocórica). Isso confirma a alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A está errada porque o volume não varia, pois o recipiente é rígido. A alternativa B está errada porque a pressão aumenta à medida que a temperatura absoluta aumenta. A alternativa D está errada porque a proporcionalidade direta só vale em kelvin; em Celsius, 300 K, 450 K e 600 K correspondem a 26,85 C, 176,85 C e 326,85 C, e a razão pressão/temperatura Celsius não é constante. A alternativa E está errada porque a pressão aumenta, e não diminui, quando a temperatura aumenta.
💡 Dica: Identifique a relação entre temperatura e pressão no gráfico.
Alternativa por alternativa
Assume que o gás se expande ao ser aquecido, como um balão, e que o aumento de pressão vem do aumento de volume. O enunciado diz que o recipiente é rígido e fechado, com volume constante.
Confunde o conjunto de dados com a ideia de que a pressão se mantém. Os valores 1,0, 1,5 e 2,0 atm mostram aumento da pressão, não estabilidade.
Por que engana: Confundir a relação direta entre pressão e temperatura com a relação inversa, escolhendo a alternativa B.
Como o recipiente é rígido, o volume do gás permanece constante. Os dados mostram que, quando a temperatura absoluta passa de 300 K para 450 K, a pressão passa de 1,0 atm para 1,5 atm; quando a temperatura dobra, de 300 K para 600 K, a pressão também dobra, de 1,0 atm para 2,0 atm. Portanto, aplica-se a lei de Gay-Lussac, segundo a qual, a volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta: P/T = constante.
Acredita que a proporcionalidade direta vale com a temperatura em Celsius, por usar a escala do cotidiano. O professor destacou que a relação deve usar a temperatura absoluta em kelvin, e em Celsius a razão pressão/temperatura não se mantém constante.
Interpreta que pressão e temperatura são inversamente proporcionais, por supor que o gás fica mais 'comprimido' com o aquecimento. Nos dados, a pressão cresce junto com a temperatura absoluta.
Raio-X da questão
lei de Boyle
diagnostico
relações entre pressão e temperatura · lei de Charles
Revisar a relação entre temperatura e pressão de gases.
Confundir a relação direta entre pressão e temperatura com a relação inversa, escolhendo a alternativa B.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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