Durante uma tarde muito quente, uma borracharia mantém um cilindro de ar comprimido no interior de uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma tarde muito quente, uma borracharia mantém um cilindro de ar comprimido no interior de uma caminhonete exposta ao Sol. Para uma análise de segurança, considera-se que o cilindro rígido contém a mesma quantidade de gás e que sua pressão absoluta inicial é 6,0 x 10^5 Pa, a 27 graus C. O manual informa que o recipiente não deve operar acima de 6,8 x 10^5 Pa. Medições indicam que, no veículo fechado, a temperatura do cilindro pode atingir 77 graus C. Admitindo o comportamento de gás ideal, aplica-se a relação p1/T1 = p2/T2, com as temperaturas expressas em kelvin. O responsável avalia recursos para evitar danos ao recipiente e às pessoas próximas. Analise os dados do texto e identifique a medida de segurança adequada para reduzir o risco de ruptura do cilindro.
- A) Adotar válvula de alívio ajustada a no máximo 6,8 x 10^5 Pa e guardar o cilindro à sombra.
- B) Adotar aumento da pressão inicial para 6,8 x 10^5 Pa e guardar o cilindro à sombra.
- C) Adotar válvula de alívio ajustada a 7,0 x 10^5 Pa e guardar o cilindro à sombra.
- D) Adotar revestimento isolante e manter a válvula ajustada a 7,0 x 10^5 Pa.
- E) Adotar resfriamento eventual com água e dispensar a válvula de alívio.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Converter as temperaturas para kelvin. T1 = 27 + 273 = 300 K e T2 = 77 + 273 = 350 K. Passo 2: Aplicar p1/T1 = p2/T2 e isolar p2 = p1 x T2 / T1 = 6,0 x 10^5 x 350 / 300 = 7,0 x 10^5 Pa. Passo 3: Comparar a pressão prevista com o limite do manual, 6,8 x 10^5 Pa. A pressão de 7,0 x 10^5 Pa ultrapassa esse limite, logo há risco de ruptura se nada for feito. Passo 4: A medida adequada precisa impedir que a pressão ultrapasse 6,8 x 10^5 Pa. Uma válvula de alívio ajustada no máximo a 6,8 x 10^5 Pa libera o excesso de gás, e guardar o cilindro à sombra reduz a temperatura e, portanto, a pressão. A alternativa A combina as duas medidas e é a correta. Passo 5: Por que as outras estão erradas: B aumenta a pressão inicial, o que faria a pressão final chegar a cerca de 7,9 x 10^5 Pa, ainda mais acima do limite; C ajusta a válvula a 7,0 x 10^5 Pa, acima do limite do manual; D também ajusta a válvula acima do limite, e o isolante não garante controle da pressão; E dispensa a válvula, deixando o cilindro sem proteção contra sobrepressão e dependendo de um resfriamento improvisado. Passo 6: A análise independente chegou à mesma alternativa do gabarito oficial, A.
💡 Dica: Use a relação da pressão com a temperatura em kelvin para calcular a pressão final e avalie medidas para evitar riscos.
Alternativa por alternativa
A temperatura passa de 300 K para 350 K, elevando a pressão a 7,0 x 10^5 Pa. A válvula limita a pressão e a sombra reduz o aquecimento.
O aluno acredita que aumentar a pressão inicial aumenta a margem de segurança, sem perceber que a pressão final cresce proporcionalmente à temperatura, de modo que o cilindro ultrapassaria o limite com mais facilidade.
O aluno calcula corretamente a pressão de 7,0 x 10^5 Pa, mas não compara esse valor com o limite de 6,8 x 10^5 Pa informado pelo manual e ajusta a válvula acima dele.
O aluno acredita que um revestimento isolante resolve o problema e mantém a válvula em 7,0 x 10^5 Pa, ignorando que essa pressão excede o limite do recipiente.
O aluno imagina que resfriar com água elimina a necessidade de válvula de alívio, usando a intuição do dia a dia de que esfriar basta, sem considerar que o resfriamento é incerto e que o cilindro precisa de proteção contra sobrepressão.
Raio-X da questão
pressão e temperatura em gases
diagnostico
leis dos gases ideais · conversão de temperatura kelvin
estude a relação entre pressão e temperatura em gases ideais
Não converter temperaturas para kelvin antes de aplicar a fórmula, levando a resultados incorretos.
pensamento_critico
cotidiano
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