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Questão de Física — Física Térmica - Termologia — FGV 2026

FísicaFísica Térmica - Termologia
Código
fg129518
Banca
FGV
Órgão
AMAZUL
Ano
2026
Nível
Médio
Cargo
Operador de Central Termonuclear
Deseja-se calcular a massa de ar contida numa sala cujo espaço físco possui um volume é de 220 m3, a pressão de 120 kPa e a temperatura de 25 °C. Considere que o ar, em tais condições, tem comportamento de gás perfeito e que a constante R é igual a 0,287kN/(kg⋅K).O valor da massa de ar calculado será
  1. A301,35 kg.
  2. B219,26 kg.
  3. C298,15 kg.
  4. D308,52 kg.
  5. E315,52 kg.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoD — 308,52 kg.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Resolução

Gabarito: letra D — a conta chega a 308,52 kg — alternativa D.

A ideia por trás

A equação de Clapeyron é a lei dos gases perfeitos, que relaciona pressão, volume, quantidade de matéria e temperatura de um gás. Ela descreve como essas grandezas se influenciam: se a temperatura aumenta, o volume ou a pressão também aumentam, desde que a massa não mude. A constante R é específica para cada gás e, quando usamos a massa em vez do número de mols, a equação fica P·V = m·R·T, onde R é a constante específica do gás (para o ar, aproximadamente 0,287 kN/(kg·K)). Nessa forma, as unidades devem ser coerentes: pressão em kPa, volume em m³, massa em kg e temperatura em kelvin. A temperatura fornecida em graus Celsius precisa ser convertida para kelvin, pois a equação exige temperatura absoluta. Nesta questão, precisamos isolar a massa e substituir os valores, cuidando para usar a temperatura em kelvin e as unidades corretas.

O que a questão dá

  • volume = 220 m³

  • pressão = 120 kPa

  • temperatura = 25 °C

  • constante R = 0,287 kN/(kg·K)

O que queremos: a massa de ar contida na sala

Passo 1 — Converter a temperatura para kelvin

A equação de Clapeyron exige temperatura absoluta, medida em kelvin, porque ela parte do zero absoluto. A temperatura em graus Celsius é relativa ao ponto de congelamento da água, então precisamos somar 273,15 para obter o valor em kelvin.

Por que esta fórmula: A conversão de Celsius para kelvin é sempre T(K) = T(°C) + 273,15, pois o kelvin é a unidade do SI para temperatura termodinâmica.

T=T°C+273,15T = T_{°C} + 273{,}15

De onde vem cada valor: T°CT_{°C} = enunciado: 25 °C

T=25+273,15=298,15 KT = 25 + 273{,}15 = \boxed{298{,}15\ \text{K}}
NÃO CAIA NESSA!

Esquecer de somar 273,15 e usar 25 K diretamente, o que daria um resultado muito menor.

Passo 2 — Isolar a massa na equação

Precisamos da massa, mas a equação de Clapeyron está resolvida para P·V. Para encontrar m, dividimos ambos os lados por R·T, isolando a massa de um lado.

Por que esta fórmula: A equação de Clapeyron na forma com massa é P·V = m·R·T. Para isolar m, dividimos os dois lados por R·T, obtendo m = P·V / (R·T).

m=P⋅VR⋅Tm = \frac{P \cdot V}{R \cdot T}
NÃO CAIA NESSA!

Inverter a fórmula, colocando R·T no numerador, o que daria um valor absurdo.

Passo 3 — Substituir os valores na fórmula

Agora que temos a massa isolada, substituímos os valores fornecidos: pressão, volume, constante R e a temperatura já convertida. Isso nos permite calcular numericamente.

Por que esta fórmula: Usamos a fórmula isolada do passo anterior, substituindo cada símbolo pelo valor correspondente.

m=120⋅2200,287⋅298,15m = \frac{120 \cdot 220}{0{,}287 \cdot 298{,}15}

De onde vem cada valor: 120120 = enunciado: pressão = 120 kPa · 220220 = enunciado: volume = 220 m³ · 0,2870{,}287 = enunciado: R = 0,287 kN/(kg·K) · 298,15298{,}15 = passo 1: temperatura em kelvin

m=120⋅2200,287⋅298,15m = \frac{120 \cdot 220}{0{,}287 \cdot 298{,}15}
NÃO CAIA NESSA!

Usar a temperatura em Celsius (25) em vez de kelvin, ou esquecer de multiplicar corretamente.

Passo 4 — Calcular o numerador

Para simplificar a divisão, calculamos primeiro o numerador da fração, que é o produto da pressão pelo volume.

Por que esta fórmula: O numerador é P·V, então multiplicamos 120 por 220.

P⋅V=120⋅220P \cdot V = 120 \cdot 220

De onde vem cada valor: 120120 = enunciado: pressão = 120 kPa · 220220 = enunciado: volume = 220 m³

120⋅220=26400=26400 kPa⋅m3120 \cdot 220 = 26400 = \boxed{26400\ \text{kPa}\cdot \text{m}^{3}}
NÃO CAIA NESSA!

Errar a multiplicação, como 120·200 = 24000, esquecendo o 20 extra.

Passo 5 — Calcular o denominador

O denominador é o produto da constante R pela temperatura. Precisamos desse valor para dividir o numerador.

Por que esta fórmula: O denominador é R·T, então multiplicamos 0,287 por 298,15.

R⋅T=0,287⋅298,15R \cdot T = 0{,}287 \cdot 298{,}15

De onde vem cada valor: 0,2870{,}287 = enunciado: R = 0,287 kN/(kg·K) · 298,15298{,}15 = passo 1: temperatura em kelvin

0,287⋅298,15=85,56905=85,56905 kN/kg0{,}287 \cdot 298{,}15 = 85{,}56905 = \boxed{85{,}56905\ \text{kN/kg}}
NÃO CAIA NESSA!

Arredondar cedo demais, como 0,287·298 = 85,526, o que pode alterar o resultado final.

Passo 6 — Dividir numerador pelo denominador

Com o numerador e o denominador calculados, a massa é a divisão entre eles. Esse é o passo final do cálculo.

Por que esta fórmula: A massa é m = numerador / denominador, então dividimos 26400 por 85,56905.

m=2640085,56905m = \frac{26400}{85{,}56905}

De onde vem cada valor: 2640026400 = passo 4: numerador · 85,5690585{,}56905 = passo 5: denominador

m=2640085,56905=308,52 kgm = \frac{26400}{85{,}56905} = \boxed{308{,}52\ \text{kg}}
NÃO CAIA NESSA!

Inverter a divisão, dividindo o denominador pelo numerador, o que daria um valor muito pequeno.

Resposta: 308,52 kg — alternativa D

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