Considere três cilindros que possuam um sensor em seu interior que indica sua temperatura interna. Suponha que o primeiro contenha gás com moléculas monoatômicas, o segundo, gás com moléculas diatômicas e o terceiro, gás com moléculas poliatômicas. Sabendo que os três cilindros recebem a mesma quantidade de calor, assinale a opção correta.

A resposta correta é a letra C) O primeiro cilindro indicará uma temperatura maior que os outros.

Para entender por quê, vamos analisar as propriedades térmicas dos gases nos três cilindros. A temperatura de um gás é diretamente proporcional à sua energia cinética. Quanto mais rápido as moléculas se movem, maior é a temperatura do gás.

No primeiro cilindro, há um gás com moléculas monoatômicas. Isso significa que as moléculas são compostas por apenas um átomo. Essas moléculas têm apenas três graus de liberdade, que são a translação em três direções (x, y e z). Quando o calor é adicionado ao sistema, a energia cinética é distribuída entre esses três graus de liberdade, o que aumenta a temperatura do gás.

No segundo cilindro, há um gás com moléculas diatômicas. Essas moléculas têm mais graus de liberdade do que as moléculas monoatômicas, pois elas também podem rotacionar em torno de si mesmas. Isso significa que a energia cinética adicionada ao sistema é distribuída entre mais graus de liberdade, o que reduz a temperatura do gás em comparação com o primeiro cilindro.

No terceiro cilindro, há um gás com moléculas poliatômicas. Essas moléculas têm ainda mais graus de liberdade do que as moléculas diatômicas, pois elas podem rotacionar e vibrar em diferentes modos. Isso significa que a energia cinética adicionada ao sistema é distribuída entre ainda mais graus de liberdade, o que reduz ainda mais a temperatura do gás em comparação com os outros dois cilindros.

Portanto, como os três cilindros recebem a mesma quantidade de calor, o primeiro cilindro, com moléculas monoatômicas, terá a maior temperatura, pois a energia cinética é distribuída entre menos graus de liberdade.

Essa é a razão pela qual a alternativa correta é a letra C) O primeiro cilindro indicará uma temperatura maior que os outros.