FUVEST 2008 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de ; para o calor específico da água, o valor de ; para uma caloria, o valor de 4 joules.
Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condições normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses cilindros, cujas características estão indicadas na tabela, alimentam máscaras que se acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente. Nesse caso, a duração do ar de um desses cilindros seria de aproximadamente
a) 20 minutos.
b) 30 minutos.
c) 45 minutos.
d) 60 minutos.
e) 90 minutos.
Cilindro para respiração
| Gás | ar comprimido |
|---|---|
| Volume | 9 litros |
| Pressão interna | 200 atm |
Pressão atmosférica local = 1 atm. A temperatura durante todo o processo permanece constante.
(Enunciado: Vestibular FUVEST 2008, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: quantos minutos o ar do cilindro dura, se a pessoa consome 40 litros por minuto à pressão atmosférica.
Passo 1 — o volume do ar na pressão atmosférica. Com temperatura constante, vale a lei de Boyle, . O ar que está comprimido a 200 atm em 9 litros ocuparia, a 1 atm:
Passo 2 — quanto sai de fato. O ar só sai enquanto a pressão interna é maior que a de fora. Quando ela cai a 1 atm, ainda sobram 9 litros dentro do cilindro. O ar aproveitável é L, praticamente 1800 L.
Passo 3 — a duração:
⚠️ A armadilha: pensar só nos 9 litros do cilindro, que durariam menos de um minuto. O ar está comprimido 200 vezes: a mesma quantidade, solta na pressão do ambiente, ocupa um volume 200 vezes maior.
A ideia em uma frase: a temperatura constante, p·V não muda: 200 atm × 9 L viram cerca de 1800 L a 1 atm, que duram 1800/40 = 45 min.
Resposta: alternativa C (45 minutos).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.