UEL 2015 — questão 9 de Física
Enunciado em texto
Leia o texto I, analise a figura 3 a seguir e responda às questões 8 e 9.
Texto I
No início do século XVII, a química começou a despontar como ciência, com base na química prática (mineração, purificação de metais, criação de joias, cerâmicas e armas de fogo), química médica (plantas medicinais) e crenças místicas (busca pela Pedra Filosofal). A figura 3 representa a vista do interior de um laboratório de análise de minerais do final do século XVI, utilizado para amalgamação de concentrados de ouro e recuperação do mercúrio pela destilação da amálgama. O minério, contendo ouro e alguns sais à base de sulfeto, era inicialmente tratado com vinagre (solução de ácido acético) por 3 dias; em seguida, era lavado e, posteriormente, esfregado manualmente com mercúrio líquido para formar amálgama mercúrio-ouro (detalhe B na Figura 3). A destilação da amálgama para separar o ouro do mercúrio era realizada em um forno chamado atanor (detalhe A na Figura 3).
[Figura 3: gravura antiga do interior de um laboratório. Em primeiro plano, um homem esfrega o minério numa bacia sobre um pedestal (detalhe B); ao fundo, um forno alto e cilíndrico, o atanor (detalhe A), ao lado de outros fornos menores com recipientes em cima; no fundo, outro homem trabalha numa bancada. A figura não traz dados numéricos.]
(Adaptado de: GREENBERD, A. Uma Breve História da Química da Alquimia às Ciências Moleculares Modernas. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 2009. p.18-19.)
Considere que o interior de um atanor corresponde a um volume invariável, sob uma pressão inicial de 1 atm, de um gás monoatômico e que não há dissipações de calor para o meio exterior. Após fechado, seu interior é aquecido de 30 °C para 720 °C.
Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a pressão interna final, resultado do processo isovolumétrico pelo qual passa o gás dentro do forno.
a) 20 atm
b) 21 atm
c) 22 atm
d) 23 atm
e) 24 atm
(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2015, 1ª fase — COPS/UEL.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).
Resolução comentada
O que a questão pede: a pressão final de um gás aquecido dentro de um forno fechado, de volume fixo.
Passo 1 — a lei que vale aqui. Volume constante e quantidade de gás constante (o forno está fechado): pela equação geral dos gases, a pressão é proporcional à temperatura absoluta. O fato de o gás ser monoatômico e de não haver perda de calor não muda essa relação; isso só importaria para calcular energia.
Passo 2 — temperaturas em kelvin. A proporção só vale na escala absoluta:
Passo 3 — a pressão final:
O defeito da questão: 3,3 atm não está entre as alternativas. Todas elas ficam perto de 20 atm, e a única conta que leva a um desses valores é dividir as temperaturas em graus Celsius: 720/30 = 24 atm, a alternativa E. Essa conta está errada. Por isso a questão foi anulada.
Por que o Celsius não serve: o zero da escala Celsius é arbitrário (a fusão do gelo). Se a proporção valesse em °C, um gás a 0 °C teria pressão zero, o que é absurdo. A pressão do gás só é proporcional à temperatura medida a partir do zero absoluto (−273 °C).
⚠️ A armadilha: foi justamente a que parece ter entrado nas alternativas. Usar °C em = constante aumenta a pressão 24 vezes, quando a temperatura absoluta nem chega a triplicar (de 303 K para 993 K).
A ideia em uma frase: em toda lei dos gases, temperatura é em kelvin — em volume constante, a pressão cresce na mesma proporção que a temperatura absoluta.
Resposta: questão anulada pela UEL no gabarito oficial definitivo. Pela física, a pressão final é cerca de 3,3 atm (993 K/303 K), valor que não aparece em nenhuma alternativa; os 24 atm da alternativa E só saem dividindo as temperaturas em °C, o que é errado.
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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