Questão 62 da prova azul 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.

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.

Comentário da questão

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 = V_o/T_o

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,

Q_M < Q_V

C_M.ΔT_M < C_V.ΔT_V

onde C é a capacidade térmica da pressão constante de cada gás.

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Gabarito da questão

Opção E

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Assunto

Termodinâmica