UFSC 2014 — questão 24 de Física
Enunciado em texto
Calibrar os pneus de um carro consiste em colocar ou retirar ar atmosférico do pneu, e é uma prática que todos os motoristas devem fazer pelo menos a cada 15 dias, para garantir a segurança do veículo e de seus integrantes assim como para aumentar a vida útil do pneu. Em média, o pneu de um carro de passeio é calibrado com uma pressão que pode variar entre 28 e 30 psi (libras por polegada quadrada). Em situações de grande carga no veículo e viagens longas, orienta-se que se calibrem os pneus com duas libras a mais de pressão. (Não vamos considerar os pneus que são calibrados com nitrogênio)
[Figura: foto de mãos com luvas medindo a pressão de um pneu com um manômetro ligado à válvula.]
Disponível em: <http://guiadicas.net/como-economizar-alcool-e-gasolina-no-carro/> Acesso em: 25 ago. 2013.
Considerando o ar atmosférico como um gás ideal e com base no que foi exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) Quando o carro está em movimento, os pneus aquecem; sendo assim, podemos considerar que o ar atmosférico dentro dos pneus sofre uma transformação isobárica.
(02) Para uma correta calibragem da pressão, é necessário que ela seja feita com os pneus frios, pois a alta temperatura indicaria uma pressão maior.
(04) Independentemente das medidas de um pneu, se o calibrarmos com 30,0 psi, o número de mols de ar é o mesmo.
(08) A pressão de um gás confinado em um recipiente depende de alguns fatores: quantidade de gás, temperatura do gás e volume do recipiente. Estes fatores influenciam diretamente o número de colisões e a intensidade destas colisões com as paredes do recipiente.
(16) Um pneu com as seguintes medidas: raio interno 14,0 cm, raio externo 19,0 cm e largura 18,0 cm, calibrado com 30,0 psi a 25 °C, possui um volume de ar atmosférico de 45 L.
(32) A dilatação do pneu quando aquecido pode ser desprezada se comparada com a expansão que o gás pode sofrer quando é submetido à mesma variação de temperatura.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2014 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar a equação dos gases, , ao ar do pneu.
(01) Falsa. O pneu praticamente não muda de volume ao esquentar (veja a 32): a transformação é aproximadamente isocórica, e a pressão sobe junto com a temperatura. Isobárica seria pressão constante.
(02) Verdadeira. Pelo mesmo motivo: com o pneu quente, a pressão medida é maior que a pressão de referência (a fria). Calibrando quente, o pneu ficaria com menos ar do que deveria.
(04) Falsa. Pela equação dos gases, : com a mesma pressão e temperatura, o número de mols é proporcional ao volume do pneu. Pneus de tamanhos diferentes guardam quantidades diferentes de ar.
(08) Verdadeira. Pela teoria cinética, a pressão vem das colisões das moléculas com as paredes. Mais gás (mais moléculas) ou menos volume aumentam o número de colisões; mais temperatura aumenta a velocidade das moléculas, e com ela a frequência e a intensidade das colisões.
(16) Falsa. O espaço do ar é um “anel” entre os dois raios, com a largura do pneu como altura. Usando a área da base (coroa circular) vezes a altura, como na fórmula do cilindro do formulário da prova:
Isto é, cerca de 9,3 L, e não 45 L. (A pressão e a temperatura não mudam o volume do pneu.)
(32) Verdadeira. O coeficiente de dilatação de um gás (a pressão constante) é cerca de por °C, muito maior que o da borracha e do aço da estrutura do pneu. A variação de volume do pneu é desprezível perto da do gás.
⚠️ A armadilha: na (01), pensar que “esquentou, expandiu”. O ar está preso num recipiente de volume quase fixo: em vez de expandir, ele aumenta a pressão.
A ideia em uma frase: ar preso num pneu de volume quase constante: esquentou, a pressão sobe — por isso se calibra a frio.
Resposta: soma 42 (02 + 08 + 32).
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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