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Questão de Física — 1ª Lei da Termodinâmica — FGV 2024

Física1ª Lei da Termodinâmica
Código
fg084834
Banca
FGV
Órgão
EPE
Ano
2024
Nível
Superior
Cargo
Analista de Pesquisa Energética (Gás e Bioenergia - Gás Natural)
Um tanque de aço inoxidável com um volume de 18m3 foi carregado com vapor d’água a uma temperatura de 110°C por meio de um registro. Em seguida, o registro foi fechado e o tanque foi molhado com uma mangueira. Em menos de um minuto, o tanque de grossas paredes foi esmagado, como se tivesse sido pisado por alguma criatura gigantesca de um filme de ficção científica. Analise as afirmativas a seguir.I. Na verdade, foi a atmosfera que esmagou o tanque. Quando o tanque foi resfriado pela água, o vapor esfriou e a maior parte se condensou, o que significa que o número N de moléculas de gás e a temperatura T do gás no interior do tanque diminuíram.II. Considerando a Lei dos Gases Ideais, podemos dizer que a pressão do gás diminuiu porque parte do gás escapou do tanque, uma vez que, a pressão atmosférica não é suficiente para esmagar o tanque de aço.III. As medidas mostram que se colocarmos 1mol de vários gases em recipientes de mesmo volume e os mantivermos na mesma temperatura, as pressões serão quase iguais. Se repetirmos as medidas com concentrações dos gases cada vez menores, as pequenas diferenças de pressão tendem a desaparecer. Medidas muito precisas mostram que, em baixas concentrações, todos os gases reais obedecem à relação PV = nRT.Está correto o que se afirma em
  1. AII, apenas.
  2. BI e II, apenas.
  3. CI e III, apenas.
  4. DII e III, apenas.
  5. EI, II e III.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — I e III, apenas.

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”.

Gases ideais e condensação: colapso de tanque por pressão atmosférica

Gabarito: letra C (afirmativas I e III corretas). O tanque foi esmagado pela pressão atmosférica após o vapor interno condensar e resfriar, reduzindo drasticamente a pressão interna. A afirmativa I descreve corretamente o fenômeno; a III trata do comportamento limite dos gases reais em baixas concentrações, que obedecem à equação PV = nRT. Já a II erra ao afirmar que o gás escapou e que a pressão atmosférica não seria suficiente para esmagar o tanque.

A questão testa a compreensão da Lei dos Gases Ideais e o efeito da condensação no número de moléculas e temperatura. O vapor d’água a 110°C está superaquecido; ao ser resfriado, parte condensa, reduzindo o número de moléculas em fase gasosa (n) e a temperatura (T). Pela equação PV = nRT, com V constante e R fixo, a pressão P cai. Se a pressão interna fica muito abaixo da atmosférica, a diferença de pressão externa esmaga o tanque.

Afirmativa I — ✅ Correta

A afirmativa reconhece que a atmosfera esmagou o tanque, que o resfriamento causou condensação (redução do número de moléculas de gás) e queda de temperatura. Esse é o mecanismo físico correto.

Afirmativa II — ❌ Incorreta

A afirmativa alega que a pressão diminuiu porque parte do gás escapou. No entanto, o tanque estava fechado e o gás não escapou; ele condensou. Além disso, a pressão atmosférica é perfeitamente capaz de esmagar um tanque de aço se a pressão interna for suficientemente baixa (vácuo parcial). A Lei dos Gases Ideais não requer escape de gás para queda de pressão: com n e T diminuindo, P cai.

Afirmativa III — ✅ Correta

A afirmativa descreve o comportamento de gases reais em baixas concentrações: aproximam-se do gás ideal, obedecendo a PV = nRT. É a base da definição de gás ideal e da validade da equação para gases reais em condições de baixa pressão (ou baixa densidade).

NÃO CAIA NESSA!

A afirmativa II tenta convencer o candidato de que o gás escapou (perda de massa), quando na verdade a redução de moléculas gasosas se deu por condensação. A banca explora a confusão entre “escapar do tanque” e “mudar de fase”. Lembre-se: em sistema fechado, a massa total se conserva; o que muda é o estado físico.

Conclusão: corretas I e III → gabarito letra C.

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