Física — Mecânica Múltipla Escolha

Em um experimento laboratorial, onde se deve observar a lei de Boyle um gás é inicialmente confinado em um cilindro com um pistão móvel. Durante uma etapa específica do experimento, com a temperatura sendo mantida constante, o pistão diminui o volume do cilindro, ocasionando o aumento da pressão do sistema, por serem grandezas inversamente proporcionais. Nessa condição, qual transformação ocorre com o gás?

Em um experimento laboratorial, onde se deve observar a lei de Boyle um gás é inicialmente confinado em um cilindro com um pistão móvel. Durante uma etapa específica do experimento, com a temperatura sendo mantida constante, o pistão diminui o volume do cilindro, ocasionando o aumento da pressão do sistema, por serem grandezas inversamente proporcionais. Nessa condição, qual transformação ocorre com o gás?

  1. Não ocorre transformação, pois o trabalho realizado pelo gás é diferente de zero.
  2. Transformação isotérmica, pois a temperatura do gás permanece constante.
  3. Transformação isovolumétrica, pois a temperatura do gás permanece constante.
  4. Transformação isobárica, pois o volume ocupado pelo gás aumenta.
  5. Transformação isovolumétrica, pois a pressão do gás permanece constante.

Resolução completa

Explicação passo a passo

B
Alternativa B

Alternativa B - Transformação isotérmica, pois a temperatura do gás permanece constante.

Introdução
Para classificar uma transformação gasosa, devemos identificar qual grandeza física permanece inalterada durante o processo. O enunciado afirma explicitamente que a temperatura é mantida constante, o que define a natureza da transformação.

Neste cenário, observa-se a aplicação da Lei de Boyle-Mariotte, que relaciona pressão e volume em sistemas com temperatura fixa. A relação matemática é expressa por:

P \times V = \text{constante}

Isso significa que, ao diminuir o volume, a pressão deve aumentar proporcionalmente para manter o produto constante.

Análise Detalhada

  • Transformação Isotérmica: Ocorre quando a temperatura (T) é constante. É exatamente o que descreve o experimento.
  • Transformação Isovolumétrica: Exige que o volume (V) permaneça constante. No problema, o volume diminui, tornando esta opção incorreta.
  • Transformação Isobárica: Exige que a pressão (P) permaneça constante. No problema, a pressão aumenta, invalidando esta hipótese.
Tipo de TransformaçãoGrandeza ConstanteRelação entre Variáveis
IsotérmicaTemperatura (T)P \propto \frac{1}{V} (Lei de Boyle)
IsovolumétricaVolume (V)P \propto T (Lei de Charles/Gay-Lussac)
IsobáricaPressão (P)V \propto T (Lei de Charles)

Conclusão
A resposta correta é identificada pela presença da frase "temperatura sendo mantida constante". As outras opções contradizem as definições físicas ou os dados fornecidos sobre a variação de volume e pressão.

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