Em uma aula de Física, estudantes utilizam uma seringa vedada que contém uma amostra de gás ideal. O êmbolo é…
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 uma aula de Física, estudantes utilizam uma seringa vedada que contém uma amostra de gás ideal. O êmbolo é empurrado lentamente, mantendo o gás em contato térmico com o ambiente, de modo que sua temperatura permanece constante em 300 K. Durante a compressão, o volume do gás diminui de 2,0 L para 1,0 L. Desprezam-se vazamentos e alterações na quantidade de gás. Com base nessas condições, qual consequência ocorre com o gás durante a compressão?
- A) O volume dobra, enquanto a temperatura permanece constante.
- B) A pressão dobra, enquanto a temperatura permanece constante.
- C) A pressão cai pela metade, enquanto a temperatura permanece constante.
- D) A pressão dobra, enquanto a temperatura também aumenta.
- E) A pressão permanece constante, enquanto a temperatura permanece constante.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O gás é ideal, a temperatura é constante (300 K), a quantidade de gás não muda e o volume passa de 2,0 L para 1,0 L. Trata-se de uma transformação isotérmica.
- Aplique a Lei de Boyle-Mariotte, que afirma que, em temperatura e quantidade de gás constantes, o produto pressão vezes volume é constante: P1 x V1 = P2 x V2.
- Substitua os valores. P1 x 2,0 = P2 x 1,0, portanto P2 = 2 x P1. A pressão dobra.
- Conclua. Como a temperatura permanece em 300 K durante toda a compressão, a alternativa correta é a B: a pressão dobra enquanto a temperatura permanece constante.
- Analise as demais. A esta errada porque o volume diminui, não dobra. C esta errada porque a pressão aumenta, não cai pela metade. D esta errada porque a temperatura é constante, não aumenta. E esta errada porque a pressão varia inversamente ao volume, portanto não pode permanecer constante.
- O gabarito oficial está correto.
💡 Dica: Considere as leis dos gases ideais para responder.
Alternativa por alternativa
O aluno confunde a grandeza que se mantém constante com a que varia, supondo que, por a temperatura ser constante, o volume também deveria permanecer. Ele também ignora que o volume medido diminui de 2,0 L para 1,0 L.
Por que engana: Confundir o efeito da compressao no volume e na pressao, achando que o volume aumenta ou que a pressao diminui.
Como a quantidade de gás e a temperatura permanecem constantes, aplica-se a lei de Boyle: P₁V₁ = P₂V₂. Como o volume passa de 2,0 L para 1,0 L, isto é, fica reduzido à metade, a pressão passa a ser o dobro da inicial. A temperatura não varia porque o gás permanece em equilíbrio térmico com o ambiente durante a compressão lenta.
O aluno inverte a relação entre pressão e volume, achando que comprimir o gás reduz a pressão. Ele aplica a proporção direta onde deveria usar a proporção inversa.
O aluno acredita que, ao comprimir um gás, a temperatura aumenta, por intuição do dia a dia de que compressão esquenta, e ignora o enunciado que fixa a temperatura em 300 K por contato térmico com o ambiente.
O aluno supõe que, se a temperatura é constante, a pressão também precisa ser constante, confundindo a lei dos gases com uma relação em que apenas a temperatura importa. Ele não percebe que o volume variar exige variação da pressão.
Raio-X da questão
compressão de gás ideal
avaliacao
leis dos gases ideais · relacao pressao temperatura volume
Revisar as leis dos gases ideais e suas consequências.
Confundir o efeito da compressao no volume e na pressao, achando que o volume aumenta ou que a pressao diminui.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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