UECE 2014.1 — questão 39 de Física
Enunciado em texto
Seja um recipiente metálico fechado e contendo ar comprimido em seu interior. Considere desprezíveis as deformações no recipiente durante o experimento descrito a seguir: a temperatura do ar comprimido é aumentada de 24 °C para 40 °C. Sobre esse gás, é correto afirmar-se que
A) sua pressão permanece constante, pois já se trata de ar comprimido.
B) sua pressão aumenta.
C) sua energia interna diminui, conforme prevê a lei dos gases ideais.
D) sua energia interna permanece constante, pois o recipiente não muda de volume e não há trabalho realizado pelo sistema.
(Enunciado: Vestibular UECE 2014.1, 1ª fase — CEV/UECE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual do Ceará (UECE) e à sua Comissão Executiva do Vestibular (CEV/UECE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o que acontece com a pressão e com a energia interna do ar quando ele é aquecido num recipiente rígido e fechado.
Passo 1 — a transformação. Recipiente fechado: a quantidade de gás não muda. Recipiente sem deformação: o volume não muda. É uma transformação isovolumétrica (isocórica). Pela equação dos gases, , com n e V fixos:
Passo 2 — temperaturas em kelvin: 24 °C = 297 K e 40 °C = 313 K. Então:
A pressão aumenta, cerca de 5%.
Passo 3 — a energia interna. A energia interna de um gás ideal depende só da temperatura. A temperatura subiu, então a energia interna aumentou. Pela primeira lei, com W = 0 (volume constante), todo o calor recebido vira energia interna: ΔU = Q > 0.
Por que não as outras: (A) estar “comprimido” não impede a pressão de subir; com mais agitação das moléculas, elas batem com mais força nas paredes. (C) a energia interna sobe com a temperatura, não desce. (D) é verdade que W = 0, mas o gás recebeu calor, e é esse calor que aumenta a energia interna.
⚠️ A armadilha: a (D). “Não houve trabalho, então nada mudou” esquece o calor. Na primeira lei, ΔU = Q − W: com W = 0, ainda sobra o Q.
A ideia em uma frase: gás aquecido a volume constante: a pressão sobe na proporção da temperatura absoluta, e a energia interna sobe junto com a temperatura.
Resposta: alternativa B (a pressão aumenta).
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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