Questão de Física — Dinâmica — CESPE / CEBRASPE 2025

Transformação isovolumétrica e a teoria cinética dos gases

Gabarito: ✅ CERTO. A afirmativa está correta: ao aquecer o gás a volume constante, a temperatura aumenta, as moléculas adquirem maior energia cinética média e colidem com as paredes com maior frequência e intensidade, elevando a pressão — exatamente o que descreve a transformação isovolumétrica (Lei de Charles), regida pela equação $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$.

A questão explora a relação entre temperatura e pressão de um gás ideal quando o volume é mantido constante. Na panela de pressão totalmente fechada, o volume interno não varia (desprezando-se a dilatação do aço), e a massa de ar também permanece constante. Pela equação de Clapeyron, $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$, com $V$, $n$ e $R$ constantes, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta: $P \propto T$. Assim, ao elevar a temperatura de 298 K para 353 K, a pressão deve subir na mesma proporção.

A teoria cinética dos gases explica o mecanismo microscópico: a temperatura é uma medida da energia cinética média das moléculas. Ao aquecer o gás, essa energia aumenta, as moléculas se movem mais rapidamente e colidem com as paredes do recipiente com maior frequência e com maior força por colisão. O aumento da frequência e da intensidade das colisões resulta em maior força por unidade de área, ou seja, maior pressão. É exatamente isso que o item afirma.

A pegadinha aqui é sutil: a banca poderia tentar confundir o candidato com a transformação isobárica (pressão constante), em que o volume aumenta, ou com a isotérmica (temperatura constante), em que a pressão e o volume se relacionam inversamente. Mas o enunciado é claro: volume constante. Portanto, a relação correta é a de Charles, e a justificativa microscópica apresentada está perfeita.

✅ CERTO.