Questão 75 da prova amarelo do primeiro dia do Enem 2014
Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores Δh, como mostrado no gráfico. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V.
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A diferença no comportamento dos gases no experimento decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar
- maior pressão de vapor.
- menor massa molecular.
- maior compressibilidade.
- menor energia de ativação.
- menor capacidade calorífica.
Gabarito da questão
Opção E
Assunto
Termodinâmica
Comentário da questão
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Admitindo que os gases são ideais e que a pressão esteja fixada pelo objeto durante o aquecimento, para ambos os gases a transformação envolvida será isobárica. Sendo assim, considerando no gráfico uma mesma variação de altura (Δh) e sendo A a área da seção transversal do êmbolo, o trabalho realizado por cada gás é
W=P.A.Δh
Assim, para uma mesma variação de altura, o trabalho realizado será o mesmo. Por outro lado, pela equação de estado dos gases ideais
V/T = Vo/To
vemos que a variação de temperatura é a mesma para ambos os gases para uma mesma variação de altura, já que o número de mols é o mesmo. Pelo gráfico, para uma mesma variação de altura (Δh), o gás M absorve menos calor do que o gás V. Assim,
QM < QV
CM.ΔTM < CV.ΔTV
onde C é a capacidade térmica da pressão constante de cada gás.