Uma lâmpada elétrica de filamento contém certa quantidade de um gás inerte. Quando a lâmpada está funcionando, o gás apresenta uma temperatura aproximada de e a sua pressão é igual à pressão atmosférica.
I- Supondo que o volume da lâmpada não varie de forma apreciável, a pressão do gás à temperatura, de , é de aproximadamente da pressão atmosférica.
II- A presença do gás inerte (no lugar de um vácuo) ajuda a reduzir o esforço a que o invólucro da lâmpada é submetido devido à pressão atmosférica.
III- O gás dentro da lâmpada aumenta o seu brilho pois também fica incandescente.
Das afirmativas acima:
$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{#3368b8}{\text{Verdadeira}}$
Admitindo o comportamento ideal do gás, podemos partir da equação geral dos gases ideias, tal que:\begin{matrix} PV = nRT &\Rightarrow& \dfrac{P}{T} = cte &\Rightarrow& \dfrac{P}{293} = \dfrac{P_{atm}}{393} &\therefore& P \approx \dfrac{3}{4}P_{atm}
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Lembre-se que a temperatura deve estar em kelvin.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{#3368b8}{\text{Verdadeira}}$
Vamos imaginar a situação de vácuo, nesse caso, a pressão externa seria maior que a interna, tal que teríamos uma força pressionando a lâmpada, esta que, em devidas situações já seria suficiente para quebrá-la. Por outro lado, a presença do gás inerte inibe esta força resultante, veja que, ao passo que a pressão atmosférica tenta permear a lâmpada, o gás inerte tende a querer emergir, há então um encontro de forças opostas, coibindo o estresse no invólucro.
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
A luz provém do filamento, já o gás inerte apresenta a principal função de reduzir o desgaste do filamento (oxidação), pois no vácuo, os átomos que compõem o filamento tendem a evaporar e coalescer no material que compõe a lâmpada, consequentemente, à escurecendo.\begin{matrix}Letra \ (D)
\end{matrix}
