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Questão 105 de vestibular, ENEM 2024

Prova: ENEM 2024 - 2º Dia – Caderno 7 – Azul – Reaplicação/PPL, 2024

Enunciado

Uma equipe de pesquisadores interessados em estudar a concentração de ozônio em uma região da atmosfera planeja enviar um balão para captar dados meteorológicos a 20 000 m de altitude. Para recuperar os dados captados pelo dispositivo de medida, o balão precisa estourar quando atingir a altitude desejada e retornar ao solo, o que ocorrerá quando seu volume atingir o valor limite a partir do qual não há mais expansão. As figuras mostram a forma do balão e como a temperatura e a pressão atmosférica variam com a altitude em relação ao nível do mar.

Trecho original com figura, tabela ou fórmula da questão 105 do ENEM 2024 - 2º Dia – Caderno 7 – Azul – Reaplicação/PPL.

Para essa situação, considera-se o gás dentro do balão e os gases atmosféricos como gases ideais. Assume-se também que a pressão interna ao balão depende somente da pressão atmosférica.

Quantas vezes o raio do balão deve aumentar para captar os dados meteorológicos desejados?

A)
10,00
B)
8,00
C)
2,83
D)
2,00
E)
1,25
Ver resposta correta e explicação

Alternativa correta: D

2,00

Por quê: Utilizando a equação geral dos gases ideais (P1V1/T1 = P2V2/T2), determinamos a variação do volume do balão entre o nível do solo (h = 0) e a altitude de 20 000 m, consultando os gráficos de pressão e temperatura. No solo, temos P1 = 100 kPa e T1 = 300 K; a 20 km, temos P2 = 10 kPa e T2 = 240 K, resultando em um aumento de volume de 8 vezes. Como o volume de uma esfera é proporcional ao cubo do raio (V = (4/3)pi*r^3), a razão entre os raios é a raiz cúbica de 8, o que equivale a um aumento de 2 vezes no raio.

Explicação sugerida por IA; confira o gabarito oficial da prova.

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