Durante uma atividade de Física, estudantes aqueceram uma bombona rígida, fechada e parcialmente preenchida…
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
Durante uma atividade de Física, estudantes aqueceram uma bombona rígida, fechada e parcialmente preenchida com ar. Um manômetro registrou pressão absoluta de 100 kPa a 20 °C e de aproximadamente 109 kPa a 47 °C. Durante o aquecimento, o volume interno da bombona e a quantidade de ar permaneceram constantes. Com base nos dados do experimento e no comportamento de um gás ideal, qual relação entre as grandezas explica o aumento da pressão no interior da bombona?
- A) Mantendo-se constantes o volume e a temperatura, a quantidade de gás aumenta durante o aquecimento.
- B) Mantendo-se constante a quantidade de gás, o volume aumenta quando a temperatura absoluta aumenta, mesmo com a bombona rígida.
- C) Mantendo-se constantes o volume e a quantidade de gás, a pressão diminui quando a temperatura absoluta aumenta.
- D) Mantendo-se constantes o volume e a quantidade de gás, a pressão aumenta proporcionalmente à temperatura absoluta.
- E) Mantendo-se constantes o volume e a quantidade de gás, a pressão permanece constante quando a temperatura absoluta aumenta.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique o que é constante. A bombona é rígida, então o volume é constante. A quantidade de ar também é constante. Logo, a relação relevante é a Lei de Gay-Lussac (transformação isocórica): para uma quantidade fixa de gás em volume fixo, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta (em kelvin). Passo 2: Converta as temperaturas para kelvin. 20 °C equivalem a 293 K e 47 °C equivalem a 320 K. Passo 3: Verifique a proporcionalidade com os dados. A razão entre as temperaturas é 320/293, aproximadamente 1,092. Multiplicando a pressão inicial de 100 kPa por essa razão, obtém-se cerca de 109 kPa, valor que coincide com a leitura do manômetro. Isso confirma que a pressão cresce na mesma proporção que a temperatura absoluta. Passo 4: Analise as alternativas. A alternativa D descreve exatamente essa relação: com volume e quantidade de gás constantes, a pressão aumenta proporcionalmente à temperatura absoluta. A alternativa A está errada, pois a quantidade de gás é constante por hipótese. A alternativa B está errada, pois o volume não pode variar em um recipiente rígido. A alternativa C está errada, pois a pressão aumenta, e não diminui, quando a temperatura absoluta sobe. A alternativa E está errada, pois a pressão varia, como mostram os dados (de 100 kPa para cerca de 109 kPa). Passo 5: Conclusão. O gabarito oficial D está correto, pois a pressão aumenta proporcionalmente à temperatura absoluta quando volume e quantidade de gás são mantidos constantes.
💡 Dica: Em volume constante, temperatura maior implica pressão maior.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que o aumento de pressão vem de mais gás entrando na bombona. Ele ignora que o enunciado afirma que a quantidade de ar permanece constante.
O aluno acredita que o volume de um gás aumenta com a temperatura mesmo em recipiente rígido. Confunde a expansão livre do gás com a situação de volume fixo imposta pela bombona.
Por que engana: Achar que o gás se expande livremente mesmo com o recipiente rígido
O aluno inverte a relação entre pressão e temperatura, achando que um gás aquecido exerce menos pressão. Pode estar misturando com a ideia de que a pressão diminui quando o volume aumenta.
Para uma quantidade fixa de gás em volume constante, vale a relação P/T = constante, com a temperatura expressa em kelvin. As temperaturas são 293 K e 320 K; portanto, a razão entre elas é aproximadamente 320/293 = 1,09. Assim, uma pressão inicial de 100 kPa deve passar para cerca de 109 kPa, em acordo com o manômetro.
O aluno acha que, com volume e quantidade de gás fixos, a pressão não muda com a temperatura. Ignora que o manômetro registrou aumento de 100 kPa para cerca de 109 kPa.
Raio-X da questão
Relação entre temperatura e pressão de um gás
Reconhecer a relação
Temperatura e energia cinética das partículas · Pressão de gases em recipientes fechados
Lei de Gay-Lussac
Achar que o gás se expande livremente mesmo com o recipiente rígido
Consumo de energia e aquecimento
Raciocínio lógico
Vida cotidiana
Questões parecidas com resolução
- Em uma aula de Física, estudantes colocaram uma quantidade fixa de gás em um cilindro metálico fechado, cujo êmbolo foi…
- Em uma aula de Física, estudantes aqueceram lentamente um recipiente rígido e fechado, mantendo constante o volume do…
- Um experimento usando um gás ideal em um recipiente fechado mostra que, ao aumentar a temperatura de 20 °C para 80 °C, a…
- Para investigar a relação entre temperatura e pressão, estudantes utilizaram um recipiente metálico rígido e…
- Em uma atividade experimental, uma amostra de gás foi mantida em um recipiente rígido e fechado, de modo que sua…
- Em uma aula de Biologia, estudantes analisaram a influência da temperatura sobre o ar presente em uma câmara de…
Todas as questões de Transformações e Conservações em Sistemas
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog