FMJ 2021 — questão 56 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra as médias das temperaturas máximas e as médias das temperaturas mínimas durante o ano na cidade de Jundiaí (SP).
[Gráfico: “Médias das temperaturas máximas e das temperaturas mínimas”. Eixo vertical de 0 °C a 40 °C, de 5 em 5 °C; eixo horizontal com os meses de jan a dez. A curva vermelha (“Máxima”) fica perto de 28 °C a 29 °C de janeiro a março, com a marca “14 de fev 29 °C”, desce até “12 de mai 24 °C” e “22 de jul 23 °C” e volta a subir até “28 de nov 27 °C”. A curva azul (“Mínima”) fica perto de 20 °C no início do ano, com as marcas “20 °C” (fevereiro) e “19 °C” (fim de março), desce para “15 °C” (maio) e “13 °C” (julho) e sobe para “18 °C” (novembro). Uma faixa rosada destaca o período de janeiro a março e dezembro, e uma faixa azulada, o período de meados de maio a julho.]
(https://pt.weatherspark.com. Adaptado.)
Considere que o ar seja um gás ideal e que a pressão atmosférica em Jundiaí seja aproximadamente constante durante o ano. Comparando-se as características de um mol de ar no mês de fevereiro com as suas características no mês de julho, tem-se que, no mês de fevereiro, esse mol apresenta, em média,
(A) maior quantidade de calor.
(B) menor volume.
(C) maior densidade.
(D) menor massa.
(E) maior energia interna.
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2021, Medicina, Prova II — FMJ/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Jundiaí (FMJ) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: como um mol de ar em fevereiro (mês quente) se compara com um mol de ar em julho (mês frio), com a pressão igual nos dois casos.
Passo 1 — qual mês é mais quente. Pelo gráfico, em fevereiro as médias são de cerca de 29 °C (máxima) e 20 °C (mínima); em julho, cerca de 23 °C e 13 °C. Em fevereiro a temperatura é maior.
Passo 2 — o volume. Pela equação de Clapeyron, com n = 1 mol e p constante:
Maior T, maior volume. A alternativa B está errada.
Passo 3 — massa e densidade. Um mol de ar tem sempre a mesma massa (a massa molar do ar), então (D) está errada. Densidade é massa sobre volume: com a mesma massa num volume maior, a densidade em fevereiro é menor. (C) também está errada.
Passo 4 — a energia interna. A energia interna de um gás ideal depende só da temperatura (é a energia de movimento das moléculas). Para uma quantidade fixa de gás:
Em fevereiro, com T maior, o mol de ar tem maior energia interna. Essa é a correta.
Por que não a A: calor não é algo que um corpo “tem” ou “armazena”; calor é energia em trânsito, transferida por causa de uma diferença de temperatura. O que o gás tem é energia interna. Por isso “maior quantidade de calor” não faz sentido físico.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, que parece dizer a mesma coisa que a E na linguagem do dia a dia (“o ar quente tem mais calor”). Em Física, essa frase está errada: o que aumenta com a temperatura é a energia interna.
A ideia em uma frase: à pressão constante, ar mais quente ocupa mais volume, fica menos denso e tem mais energia interna; calor é energia em trânsito, não algo que o gás contém.
Resposta: alternativa E (maior energia interna).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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