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Questão de Física — Física Térmica - Termologia — CESPE / CEBRASPE 2025

FísicaFísica Térmica - Termologia
Código
ce221663
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
UERR
Ano
2025
Nível
Médio
Cargo
Vestibular

Texto 1A7-III


    Um tipo de macaco hidráulico é constituído por um tubo em forma de U, preenchido por água com densidade ρ = 1,0 g/cm3 . No lado direito do tubo, a superfície da água está em contato com um gás ideal, que está a uma pressão p, com temperatura Tgás e contido em um recipiente de volume Vgás. No lado esquerdo, a superfície da água suporta um peso total de W = 200 N. O sistema está em equilíbrio e o fluido (a água) em repouso. O desnível de altura h entre as superfícies do fluido nos dois lados do tubo é mostrado na figura. A área da superfície do fluido do lado direito, que suporta o peso W é de A = 1,0 m2 .  



Imagem da questão

Considerando que a constante universal dos gases é igual a R = 8,3 J/(mol × K) e que 273 K = 0 °C, o número de mols do gás ideal da situação do texto 1A7-III é
  1. Amenor que 6.
  2. Bmaior ou igual a 6 e menor que 9.
  3. Cmaior ou igual a 9 e menor que 13.
  4. Dmaior ou igual a 13 e menor que 18.
  5. Emaior ou igual a 18 e menor que 24.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — maior ou igual a 9 e menor que 13.

Esta resolução diverge do gabarito oficial. A banca deu Letra C; a resolução abaixo sustenta o contrário e explica por quê — ela não foi reescrita para concordar. Acontece nos dois sentidos: há gabarito que cai em recurso e há resolução que erra. Confira na fonte antes de fixar o entendimento.
Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.
NÃO CAIA NESSA!

Esta questão depende de dados apresentados na figura (desnível h, volume V_gás e temperatura T_gás) que não foram transcritos no enunciado fornecido. A resolução exige esses valores; sem eles, não é possível calcular numericamente o número de mols. Abaixo, explica-se o método que deve ser aplicado com os dados da figura.

Hidráulica e Gás Ideal

Gabarito oficial: letra C (maior ou igual a 9 e menor que 13). A resolução completa depende dos valores do desnível h, do volume V_gás e da temperatura T_gás, que estão na figura original. A seguir, descreve-se o raciocínio para se chegar ao resultado.

Método de resolução

  1. Equilíbrio hidrostático: A diferença de pressão entre o gás e o lado esquerdo (onde está o peso) é dada por:

    Δp=ρgh\Delta p = \rho g h

    onde ρ=1,0 g/cm3=1000 kg/m3\rho = 1,0\,\text{g/cm}^3 = 1000\,\text{kg/m}^3, g≈10 m/s2g \approx 10\,\text{m/s}^2, e hh é o desnível (lido na figura). A pressão no lado esquerdo é a pressão atmosférica somada à pressão devida ao peso: pesq=patm+W/Ap_{\text{esq}} = p_{\text{atm}} + W/A, com W=200 NW = 200\,\text{N} e A=1,0 m2A = 1,0\,\text{m}^2, resultando em W/A=200 PaW/A = 200\,\text{Pa}. Se o nível da água no lado do gás for mais baixo (indicando maior pressão), então pgaˊs=pesq+ρghp_{\text{gás}} = p_{\text{esq}} + \rho g h; se for mais alto, pgaˊs=pesq−ρghp_{\text{gás}} = p_{\text{esq}} - \rho g h (o sinal depende da figura).

  1. Lei dos gases ideais: O número de mols é dado por:

    n=pgaˊsVgaˊsRTgaˊsn = \frac{p_{\text{gás}} V_{\text{gás}}}{R T_{\text{gás}}}

    com R=8,3 J/(mol⋅K)R = 8,3\,\text{J/(mol·K)} e TgaˊsT_{\text{gás}} em Kelvin (fornecido na figura, possivelmente em °C convertido usando 273 K = 0 °C).

  1. Substituição dos dados da figura: Com hh, VgaˊsV_{\text{gás}} e TgaˊsT_{\text{gás}} obtidos, calcula-se nn e verifica-se em qual faixa (A–E) ele se encaixa. O gabarito oficial indica que o resultado está entre 9 e 13 mols.

Conclusão

Sem os dados explícitos de hh, VgaˊsV_{\text{gás}} e TgaˊsT_{\text{gás}}, não é possível reproduzir o cálculo. O método acima é o correto; na prova, os valores estariam na figura. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

Gabarito: letra C

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