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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². 1,0 cal = 4,2 J = 4,2 × 10⁷ erg. Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Massa específica da água: 1,0 g/cm³. Massa específica do ar: 1,2 kg/m³. Velocidade do som no ar: 340 m/s.
Balão com gás Hélio inicialmente a 27 °C de temperatura e pressão de 1,0 atm, as mesmas do ar externo, sobe até o topo de uma montanha, quando o gás se resfria a −23 °C e sua pressão reduz-se a 0,33 de atm, também as mesmas do ar externo. Considerando invariável a aceleração da gravidade na subida, a razão entre as forças de empuxo que atuam no balão nestas duas posições é
Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². 1,0 cal = 4,2 J = 4,2 × 10⁷ erg. Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Massa específica da água: 1,0 g/cm³. Massa específica do ar: 1,2 kg/m³. Velocidade do som no ar: 340 m/s.
Balão com gás Hélio inicialmente a 27 °C de temperatura e pressão de 1,0 atm, as mesmas do ar externo, sobe até o topo de uma montanha, quando o gás se resfria a −23 °C e sua pressão reduz-se a 0,33 de atm, também as mesmas do ar externo. Considerando invariável a aceleração da gravidade na subida, a razão entre as forças de empuxo que atuam no balão nestas duas posições é
Resolução comentada
O empuxo é o peso do ar deslocado, que permanece constante.
O empuxo é E = ρ_ar·g·V, ou seja, o peso do ar deslocado. A densidade do ar é proporcional a P/T e o volume do hélio (mesma quantidade de gás) é proporcional a T/P. Portanto o produto ρ_ar·V é constante, assim como g, e a razão entre os empuxos é 1,0.
Análise das alternativas
A (0,33) considera só a variação da pressão. B (0,40) e D (2,5) misturam as razões de pressão e temperatura (0,33 e 250/300) sem considerar que se cancelam. E (3,0) é o inverso da razão de pressão. Nenhuma é coerente com ρ·V constante.
Referência: Empuxo; equação de estado dos gases ideais.
Resolução comentada do VaiConcursos.