Leia o texto abaixo:
“Os gases ideais são caracterizados por três variáveis de estado que definem seu comportamento: pressão, volume e temperatura.”
As três variáveis de estado dos gases ideais são:
a) Força, aceleração e velocidade
b) Pressão, velocidade e massa
c) Energia, temperatura e tempo
d) Pressão, volume e temperatura
“Os gases ideais são caracterizados por três variáveis de estado que definem seu comportamento: pressão, volume e temperatura.”
a) Força, aceleração e velocidade
b) Pressão, velocidade e massa
c) Energia, temperatura e tempo
d) Pressão, volume e temperatura
Passo 1
O enunciado apresenta a frase: “Os gases ideais são caracterizados por três variáveis de estado que definem seu comportamento: pressão, volume e temperatura.”
Pede-se escolher, entre quatro alternativas (a, b, c, d), quais são “as três variáveis de estado dos gases ideais”.
Informações fornecidas:
Pede-se escolher, entre quatro alternativas (a, b, c, d), quais são “as três variáveis de estado dos gases ideais”.
Informações fornecidas:
- A frase do enunciado afirma explicitamente quais são as três variáveis: pressão, volume e temperatura.
O que o problema quer: indicar qual alternativa corresponde a essas três variáveis.
Passo 2
Entender o que significa “variável de estado” de forma bem didática.
Uma variável de estado é uma grandeza física que descreve o estado macroscópico do sistema e cujo valor depende apenas do estado atual (não do caminho). Exemplos clássicos: pressão, volume, temperatura, energia interna. Isso quer dizer que, para definir completamente o estado de um gás ideal em equilíbrio termodinâmico, costuma-se usar essas grandezas.
Uma variável de estado é uma grandeza física que descreve o estado macroscópico do sistema e cujo valor depende apenas do estado atual (não do caminho). Exemplos clássicos: pressão, volume, temperatura, energia interna. Isso quer dizer que, para definir completamente o estado de um gás ideal em equilíbrio termodinâmico, costuma-se usar essas grandezas.
Passo 3
Apresentar a lei dos gases ideais — a relação que liga pressão, volume e temperatura — para reforçar que essas três aparecem naturalmente juntas. A lei dos gases ideais é:
onde:
-
é a pressão do gás (unidade SI: ); -
é o volume ocupado pelo gás (unidade SI: ); -
é a quantidade de substância (em mols, unidade: ); -
é a constante universal dos gases ideais (valor aproximado ); -
é a temperatura absoluta (unidade: ).
Essa equação mostra diretamente que pressão, volume e temperatura são as grandezas que definem o comportamento macroscópico de um gás ideal.
Passo 4
Explicar cada uma das três grandezas citadas para fixar bem:
- Pressão (
): força por unidade de área exercida pelas partículas do gás sobre as paredes do recipiente. Unitariamente medida em ( ). - Volume (
): espaço tridimensional ocupado pelo gás, medido em . - Temperatura (
): medida da energia cinética média das partículas; em termodinâmica usa-se a escala Kelvin ( ).
Essas três são variáveis de estado porque mudanças no estado do gás são descritas por alterações em, e .
Passo 5
Eliminar as alternativas incorretas, explicando por que cada uma não corresponde ao que foi pedido:
- (a) Força, aceleração e velocidade — são grandezas de mecânica, não formam a tríade que descreve o estado termodinâmico de um gás ideal.
- (b) Pressão, velocidade e massa — contém pressão, mas “velocidade” e “massa” não são as três variáveis de estado padrão; a massa (ou quantidade de matéria
) pode ser relevante, mas a alternativa troca volume/temperatura por velocidade, o que está errado. - (c) Energia, temperatura e tempo — embora energia e temperatura estejam relacionadas, “tempo” não é uma variável de estado (o estado não depende do tempo em si), e a tríade correta inclui pressão e volume.
- (d) Pressão, volume e temperatura — coincide exatamente com a frase dada e com a lei dos gases ideais
, portanto é a resposta correta.
Passo 6
Resumo motivador: a equação dos gases ideais mostra que, para especificar o estado de um gás ideal (à quantidade
fixa), é suficiente conhecer qualquer duas entre
,
e
; por isso essas três são as variáveis de estado clássicas. Respira fundo: essa pergunta é direta — a alternativa que repete o enunciado é a certa.
Resposta
d) Pressão, volume e temperatura