ENEM 2014 — questão 62 de Física
Enunciado em texto
Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores Δh, como mostrado no gráfico. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V.
[Figura: um cilindro com gás apoiado sobre uma “Chapa de aquecimento”; na lateral do cilindro, um “Manômetro”. O êmbolo tem uma haste com uma plataforma no alto, sobre a qual fica o “Objeto”; a subida da plataforma está marcada como Δh.]
[Gráfico: Δh (eixo vertical) em função do “Calor fornecido” (eixo horizontal). Duas retas partem da origem: a reta M é bem mais inclinada que a reta V.]
A diferença no comportamento dos gases no experimento decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar
a) maior pressão de vapor.
b) menor massa molecular.
c) maior compressibilidade.
d) menor energia de ativação.
e) menor capacidade calorífica.
(Enunciado e figura: ENEM 2014, aplicação regular, Caderno 1 – Azul — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: por que, com o mesmo calor, o gás M levanta mais o objeto do que o gás V.
Passo 1 — a pressão é constante. O êmbolo se move livre, sem atrito, com o mesmo objeto em cima. No equilíbrio, a pressão do gás é sempre a que segura o êmbolo e o objeto (mais a atmosfera): ela não muda durante o aquecimento, e é a mesma para os dois gases.
Passo 2 — subida do êmbolo e temperatura. Pela equação dos gases, a pressão constante, o volume cresce junto com a temperatura. Sendo A a área do êmbolo:
Como n (equimolares), p e A são iguais nos dois casos, Δh é proporcional a ΔT: subir mais significa esquentar mais.
Passo 3 — calor e temperatura. O calor fornecido e a variação de temperatura se ligam pela capacidade calorífica C do gás:
Para o mesmo calor Q, o gás M sobe mais, logo sofre maior ΔT, logo tem menor capacidade calorífica: precisa de menos calor para cada grau de aquecimento.
Por que não as outras: pressão de vapor (A) é assunto de líquidos evaporando, não de um gás já gasoso; a massa molecular (B) não entra em , que só conta mols; compressibilidade (C) não explica nada a pressão constante, e gases ideais se comportam igual nesse ponto; energia de ativação (D) é de reação química, e aqui não há reação.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, achando que molécula “leve” se expande mais. Com o mesmo número de mols, a mesma pressão e a mesma temperatura, os volumes são iguais, qualquer que seja a massa molecular. A diferença está em quanto a temperatura sobe com o mesmo calor.
A ideia em uma frase: a pressão constante, a subida do êmbolo mede a subida da temperatura; quem esquenta mais com o mesmo calor tem menor capacidade calorífica.
Resposta: alternativa E (menor capacidade calorífica).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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