Um gás sofre expansão isobárica a pressão constante P = 2,0×10^5 Pa. O volume inicial é V_i = 2,0×10^-2 m^3 e…
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
Um gás sofre expansão isobárica a pressão constante P = 2,0×10^5 Pa. O volume inicial é V_i = 2,0×10^-2 m^3 e o volume final V_f = 3,0×10^-2 m^3. Calcule o trabalho realizado pelo gás. Use W = P·?V e apresente resposta em joules (J).
- A) W = 2,0×10^6 J (multiplicou por 1000 por confusão de unidades)
- B) W = 4,0×10^3 J (dobrou ?V usando V_f+V_i)
- C) W = 200 J (erro: 2,0×10^5·1,0×10^-3)
- D) W = -2,0×10^3 J (assumiu trabalho negativo)
- E) W = 2,0×10^3 J (W = P·(V_f - V_i) = 2,0×10^5·1,0×10^-2 = 2,0×10^3 J).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A pressão é constante (P = 2,0×10^5 Pa), então se trata de uma transformação isobárica e o trabalho é W = P·ΔV. Passo 2: Calcule a variação de volume, ΔV = V_f - V_i = 3,0×10^-2 - 2,0×10^-2 = 1,0×10^-2 m^3. Passo 3: Multiplique a pressão pela variação de volume: W = 2,0×10^5 · 1,0×10^-2 = 2,0×10^3 J. Passo 4: Como o volume aumentou (expansão), o gás realiza trabalho sobre o ambiente, por isso o sinal é positivo. A alternativa E, W = 2,0×10^3 J, está correta, e coincide com o gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A tem uma potência de dez a mais na conversão do resultado; B usa um valor de ΔV que não corresponde à diferença entre os volumes; C usa uma diferença de volume de 1,0×10^-3 m^3, que é errada; D atribui sinal negativo, o que só ocorreria em compressão.
💡 Dica: Calcule a variação de volume e aplique na fórmula do trabalho.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente a ordem de grandeza do produto, mas acrescenta um fator de 1000 ao resultado, como se estivesse fazendo uma conversão de unidades que não existe no problema.
O aluno usa como variação de volume 2,0×10^-2 m^3, ou seja, o próprio volume inicial, ou então dobra a diferença sem justificativa, em vez de subtrair V_i de V_f.
O aluno subtrai os volumes, mas erra a potência de dez na diferença, obtendo 1,0×10^-3 m^3 em vez de 1,0×10^-2 m^3, e isso reduz o resultado em 10 vezes.
Por que engana: Confundir a fórmula do trabalho e calcular incorretamente a variação de volume, levando a um resultado errôneo.
O aluno acredita que o trabalho de uma expansão deve ser negativo, confundindo o trabalho realizado pelo gás com o trabalho recebido por ele, que é o caso de uma compressão.
Em processo isobárico W = P·?V. Com ?V = 3,0×10^-2 - 2,0×10^-2 = 1,0×10^-2 m^3 e P = 2,0×10^5 Pa, W = 2,0×10^5·1,0×10^-2 = 2,0×10^3 J.
Raio-X da questão
trabalho em gás
avaliacao
trabalho em gás · expansão isobárica
Revisar a fórmula do trabalho em processos de expansão de gás.
Confundir a fórmula do trabalho e calcular incorretamente a variação de volume, levando a um resultado errôneo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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