Santa Casa 2021 — questão 66 de Física
Enunciado em texto
Existe uma circulação vertical do ar na atmosfera terrestre. Em uma das células de circulação, o ar sobe na região do equador e desce nas regiões dos trópicos, como mostra a figura.
[Figura: corte da atmosfera com o solo embaixo, marcado “Trópico”, “Equador” e “Trópico”. Duas células de circulação, uma de cada lado do equador: o ar sobe sobre o equador (onde há nuvens), segue pelo alto em direção a cada trópico, desce sobre o trópico e volta junto ao solo para o equador, com setas indicando o sentido. Na célula da esquerda, o ponto A está no alto, no trecho em que o ar começa a descer sobre o trópico, e o ponto B está mais embaixo, perto do solo, no fim da descida.]
(https://scied.ucar.edu. Adaptado.)
Quando uma massa de ar faz o trajeto de A para B indicado na figura, a pressão, a densidade e a temperatura dessa massa de ar aumentam. Considerando o ar como um gás ideal, o gráfico que representa a transformação sofrida por essa massa de ar quando se desloca de A para B é
(A) [Gráfico P × V com duas isotermas (curvas azuis). A está na isoterma de baixo; B está na isoterma de cima, mais alto e ligeiramente à direita de A (pressão maior, volume um pouco maior).]
(B) [Gráfico P × V com duas isotermas. A e B estão sobre a mesma isoterma (a de cima): A à direita e embaixo, B à esquerda e no alto (pressão maior, volume menor, mesma temperatura).]
(C) [Gráfico P × V com duas isotermas. A está na isoterma de cima, à direita; B está na isoterma de baixo, à esquerda e mais alto (pressão maior, volume menor, temperatura menor).]
(D) [Gráfico P × V com duas isotermas. A está na isoterma de baixo; B está na isoterma de cima, mais alto e à esquerda de A (pressão maior, volume menor, temperatura maior).]
(E) [Gráfico P × V com duas isotermas. A está na isoterma de baixo; B está na isoterma de cima, exatamente acima de A (segmento vertical: pressão maior, mesmo volume).]
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2021, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o gráfico P × V em que pressão, densidade e temperatura aumentam de A para B.
Passo 1 — traduzir “densidade aumenta”. A massa de ar é a mesma; densidade é massa sobre volume. Se a densidade aumenta, o volume diminui: no gráfico, B tem de ficar à esquerda de A.
Passo 2 — pressão aumenta: B fica acima de A.
Passo 3 — temperatura aumenta. No gás ideal, : cada isoterma é uma hipérbole, e as isotermas mais afastadas da origem são as de temperatura maior. B tem de estar numa isoterma mais externa que a de A.
Passo 4 — conferir os gráficos:
• (A): B fica um pouco à direita de A — o volume aumenta, a densidade diminuiria;
• (B): A e B na mesma isoterma — a temperatura não muda;
• (C): B na isoterma interna — a temperatura diminui;
• (D): B acima, à esquerda e na isoterma externa — pressão, densidade e temperatura aumentam;
• (E): segmento vertical — volume constante, a densidade não muda.
Por que faz sentido na atmosfera: ao descer, o ar encontra pressões maiores e é comprimido; essa compressão, quase sem troca de calor (adiabática), aquece o ar. É por isso que o ar que desce nos trópicos é quente e seco.
⚠️ A armadilha: a alternativa E, de quem só pensa em “pressão e temperatura sobem”. Num segmento vertical o volume fica fixo, e a densidade não aumentaria.
A ideia em uma frase: densidade maior é volume menor (para a esquerda), pressão maior é para cima, temperatura maior é isoterma mais afastada da origem.
Resposta: alternativa D.
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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