Santa Marcelina 2015 (2º semestre) — questão 57 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que acontece com o ar preso na garrafa quando ela esfria, e quanto o volume dele muda.

Passo 1 — o ar dentro da garrafa. A garrafa tem 2 L e 0,5 L de água: o ar ocupa 1,5 L. A garrafa PET é flexível, então a pressão do ar dentro se mantém igual à de fora, que é constante: é uma transformação isobárica.

Passo 2 — lei de Charles. A pressão constante, o volume é proporcional à temperatura absoluta: 27 °C = 300 K e 7 °C = 280 K.

$$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$$

$$\frac{1{,}5}{300} = \frac{V_2}{280}$$

$$V_2 = 1{,}4\ \text{L}$$

Passo 3 — a conclusão. O ar passou de 1,5 L para 1,4 L: reduziu 0,1 L. Como o volume da água praticamente não muda, a garrafa fica amassada.

⚠️ A armadilha: usar o volume total da garrafa (2 L) para o ar: $2 \times 280/300 \approx 1{,}87$ L, uma redução de cerca de 0,13 L, que não bate com nenhuma alternativa. Também não dá para usar as temperaturas em Celsius: 7/27 de 1,5 L daria uma redução absurda, de mais de 1 L.

A ideia em uma frase: a pressão constante, o volume do gás acompanha a temperatura em kelvin: o ar esfria, encolhe e a garrafa amassa.

Resposta: alternativa B (amassada; o ar reduziu seu volume em 0,1 L).