Em uma aula prática, estudantes utilizam um cilindro com êmbolo móvel contendo gás. O cilindro é mantido em um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula prática, estudantes utilizam um cilindro com êmbolo móvel contendo gás. O cilindro é mantido em um banho térmico para que a temperatura permaneça constante durante a compressão. Inicialmente, o gás ocupa 2,0 m³ sob pressão de 5,0 atm. Após o êmbolo ser deslocado, a pressão do gás passa a 10,0 atm. Com base nos dados do experimento e considerando a Lei de Boyle, qual é o novo volume ocupado pelo gás?
- A) 7,0 m³
- B) 4,0 m³
- C) 2,5 m³
- D) 1,0 m³
- E) 0,5 m³
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a lei envolvida. Como a temperatura se mantém constante no banho térmico, vale a Lei de Boyle: pressão e volume são inversamente proporcionais, ou seja, P1 × V1 = P2 × V2.
- Anote os dados do enunciado. Estado inicial: P1 = 5,0 atm e V1 = 2,0 m³. Estado final: P2 = 10,0 atm e V2 = ? (incógnita).
- Aplique a fórmula. 5,0 × 2,0 = 10,0 × V2, então 10,0 = 10,0 × V2.
- Isole V2. V2 = 10,0 / 10,0 = 1,0 m³.
- Confira o resultado pelo raciocínio qualitativo. A pressão dobrou (de 5 para 10 atm), logo o volume deve cair pela metade (de 2,0 para 1,0 m³). Isso é coerente com a Lei de Boyle.
- Conclusão. A resolução por conta própria chegou à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (7,0 m³) resulta de somar 5 + 2, o que não corresponde a nenhuma relação da lei. B (4,0 m³) surge de tratar a relação como direta, multiplicando 2 por 2 (10/5), e o volume deveria diminuir, não aumentar. C (2,5 m³) vem de calcular 5 / 2, invertendo os dados e ignorando a multiplicação pelo volume inicial. E (0,5 m³) é a razão P1/P2 = 5/10 sem multiplicar pelo volume inicial de 2,0 m³.
💡 Dica: Aplique a Lei de Boyle para encontrar o novo volume.
Alternativa por alternativa
O aluno soma a pressão inicial com o volume inicial (5 + 2 = 7), tratando a relação como aditiva e não como produto constante.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação inversa entre pressão e volume, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo um volume maior do que o esperado.
O aluno acredita que pressão e volume são diretamente proporcionais e calcula 2 × (10/5) = 4, fazendo o volume aumentar quando a pressão aumenta.
O aluno calcula apenas 5 / 2 = 2,5, invertendo a razão de pressões e ignorando o volume inicial e a igualdade P1 × V1 = P2 × V2.
Como a temperatura permanece constante, aplica-se a Lei de Boyle: P₁V₁ = P₂V₂. Assim, (5,0 atm)(2,0 m³) = (10,0 atm)V₂. Portanto, V₂ = 10,0/10,0 = 1,0 m³.
O aluno obtém a razão de pressões P1/P2 = 5/10 = 0,5 e esquece de multiplicá-la pelo volume inicial de 2,0 m³, o que resulta em volume incorreto.
Raio-X da questão
Lei de Boyle
avaliacao
Lei de Boyle · pressão e volume de gases
Revisar a Lei de Boyle e suas aplicações em problemas de gases.
O aluno pode confundir a relação inversa entre pressão e volume, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo um volume maior do que o esperado.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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