Questão de Termologia (Calorimetria, Termodinâmica e Propagação de Calor) — ENEM
Em um laboratório clínico de análises médicas, técnicos usam seringas para manipular amostras de sangue e reagentes a temperatura constante. Para garantir a dosagem correta, eles precisam compreender como o volume de ar muda quando o êmbolo é empurrado. Ao trabalhar a temperatura constante, o comportamento de um gás segue a lei de Boyle: o produto entre pressão e volume permanece constante, expressa por P₁ · V₁ = P₂ · V₂. Isso significa que, ao diminuir o volume, a pressão aumenta proporcionalmente, e vice-versa. Em um ensaio de calibração, um técnico parte com 60 mL de ar a 1 atm de pressão dentro de uma seringa fechada. Ele então empurra o êmbolo lentamente, mantendo a temperatura constante, até que o volume interno se reduz para 20 mL. Considerando a lei de Boyle e os dados do ensaio de calibração, qual é a pressão final do gás após a compressão?
A0,33 atm
B1 atm
C2 atm
E6 atm
Gabarito comentado
A lei de Boyle descreve transformações isotérmicas: a pressão e o volume de um gás ideal variam de forma inversamente proporcional quando a temperatura é mantida constante (P · V = constante). Essa relação é aplicada em instrumentos médicos, bombas de bicicleta, mergulho autônomo e diversas situações do cotidiano tecnológico.
Resolução passo a passo
A transformação isotérmica (temperatura constante) obedece à lei de Boyle: P₁ · V₁ = P₂ · V₂. Os dados fornecidos são P₁ = 1 atm, V₁ = 60 mL e V₂ = 20 mL. Isolando a pressão final, P₂ = (P₁ · V₁) / V₂ = (1 × 60) / 20 = 60 / 20 = 3 atm. O valor 0,33 atm resultaria de inverter a razão, dividindo 20 por 60 em vez do contrário; 1 atm seria a pressão inicial, não a final após compressão; 2 atm sairia de uma redução de volume pela metade (V₂ = 30 mL), não para 20 mL; 6 atm multiplicaria a pressão inicial pelo volume inicial sem dividir pelo volume final. Apenas 3 atm aplica corretamente a lei de Boyle à situação descrita, refletindo a inversão proporcional entre pressão e volume.