Questão 63 — ENEM 2015Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termodinâmica (comportamento dos gases, transformação isocórica)
• ⚡ Nível: Médio — exige relacionar temperatura, pressão e volume de um gás confinado a uma situação cotidiana, sem fórmulas explícitas no enunciado
• 🎯 Tema/Habilidade: Relações entre pressão, volume e temperatura de gases (Lei Geral dos Gases) aplicadas à interpretação de fenômenos do dia a dia (H21/H22 — compreender fenômenos naturais e tecnológicos que envolvem transferência de calor e trabalho)
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Por que fica mais difícil reabrir a porta da geladeira logo depois de fechá-la?"
• Palavras-chave decisivas: fecha a porta, tenta abrir novamente, força mais intensa do que a habitual
• Armadilha típica: associar a dificuldade ao ímã da borracha de vedação (opção C) ou ao motor da geladeira (opção B), ignorando que o fenômeno é térmico/mecânico e ocorre mesmo com o compressor desligado
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que o ar aprisionado dentro da geladeira sofre uma queda de pressão ao esfriar em volume constante, gerando um desequilíbrio de forças entre o interior e o exterior que "prende" a porta

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Gás ideal confinado: o ar dentro da geladeira, uma vez com a porta fechada, ocupa um volume praticamente fixo (a geladeira é um recipiente rígido e vedado) — logo, qualquer variação térmica é uma transformação a volume constante (isocórica).
• Lei de Gay-Lussac (2ª Lei dos Gases): para um gás a volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta: P/T = constante. Se T cai, P cai na mesma proporção.
• Pressão atmosférica externa: permanece praticamente constante durante o processo, pois o ambiente externo é um reservatório muito maior que o pequeno volume de ar interno da geladeira.
• Força resultante sobre a porta: quando a pressão interna fica menor que a externa, a diferença de pressão (ΔP) multiplicada pela área da porta gera uma força resultante empurrando a porta para dentro, exigindo força extra do usuário para vencê-la.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "abre sua geladeira, verifica o que há dentro" → ao abrir a porta, o ar frio que estava dentro se mistura com o ar quente do ambiente externo, e o ar interno passa a ficar temporariamente mais quente do que o normal de operação.
• Evidência 2: "fecha a porta" → esse ar (agora mais quente e mais úmido que o padrão) fica aprisionado em volume fixo dentro do compartimento vedado.
• Evidência 3: "só consegue abrir de novo com uma força mais intensa" → indica que algo passou a "puxar" a porta contra a abertura, ou seja, surgiu uma força extra contrária ao movimento de abrir.
• Síntese: as três evidências, lidas em sequência temporal, descrevem um processo termodinâmico: ar quente entra → fica preso em volume constante → é resfriado pelas paredes internas geladas da geladeira → sua pressão cai abaixo da pressão atmosférica → a diferença de pressão gera a força extra que dificulta a reabertura.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entendendo o que acontece com o ar no instante em que a porta é fechada

Quando a pessoa abre a geladeira, o ar gelado que estava lá dentro escapa (por ser mais denso, tende a "cair" para fora) e é substituído por ar do ambiente, que está a uma temperatura muito mais alta. Ao fechar a porta, esse ar "novo", mais quente, fica confinado dentro de um compartimento de volume V praticamente fixo — a geladeira não se expande nem se contrai de forma perceptível.

Subpasso 4.2 — Aplicando a Lei de Gay-Lussac (transformação isocórica)

Como o volume não muda, a relação entre pressão e temperatura absoluta (em Kelvin) é:

P₁/T₁ = P₂/T₂ (V constante)

No instante em que a porta é fechada, o ar interno está momentaneamente próximo da temperatura ambiente (T₁, mais alta) e com pressão próxima da atmosférica (P₁ ≈ Patm). As paredes internas da geladeira, porém, continuam frias e trocam calor com esse ar, resfriando-o rapidamente para uma temperatura T₂ bem menor. Pela equação, se T diminui (T₂ < T₁) e V é constante, a pressão também diminui proporcionalmente: P₂ < P₁. Logo, a pressão interna cai para um valor abaixo da pressão atmosférica externa (P₂ < Patm).

Subpasso 4.3 — Verificação: por que isso dificulta abrir a porta

Com P_interna < P_externa, a porta da geladeira passa a sofrer uma força resultante para dentro do equipamento, proporcional à diferença de pressão vezes a área da porta (F = ΔP × A). Para reabrir, a pessoa precisa vencer essa força extra, além da força habitual do ímã da vedação — daí a sensação de "porta mais pesada" logo após fechá-la. Esse efeito desaparece poucos segundos depois, quando um pouco de ar externo vaza pelas frestas da borracha e equaliza as pressões, restabelecendo a facilidade normal de abertura. Esse raciocínio conduz diretamente à alternativa D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) volume de ar dentro da geladeira diminuiu.

❌ Incorreta: o volume interno da geladeira é fixo, determinado pelas paredes rígidas do equipamento. Não há como o "volume de ar" diminuir por si só sem que o compartimento se deforme — o que não ocorre. O fenômeno é de queda de pressão a volume constante, não de redução de volume.

B) motor da geladeira está funcionando com potência máxima.

❌ Incorreta: a dificuldade de abrir a porta ocorre por um efeito puramente termodinâmico do ar aprisionado, independente do funcionamento do compressor/motor. O efeito acontece mesmo que o motor esteja desligado no momento, pois basta a troca de calor entre o ar quente que entrou e as paredes frias internas.

C) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta.

❌ Incorreta: o ímã da borracha de vedação exerce uma força constante, característica fixa do material magnético, que não se altera de um instante para o outro em função de abrir e fechar a porta. A variação de força percebida não vem do ímã, e sim da diferença de pressão do ar.

D) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa.

✅ Correta: ao fechar a porta, o ar mais quente que entrou fica confinado em volume constante e é resfriado pelas paredes internas. Pela Lei de Gay-Lussac, a queda de temperatura a volume constante provoca uma queda proporcional de pressão. A pressão interna cai abaixo da pressão atmosférica externa, e essa diferença de pressão empurra a porta contra o corpo da geladeira, exigindo força extra para reabri-la.

E) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.

❌ Incorreta: essa alternativa descreve corretamente uma etapa do processo (o resfriamento do ar), mas não explica a causa mecânica da dificuldade de abrir a porta. A temperatura mais baixa é a causa da queda de pressão, mas quem efetivamente gera a força extra sobre a porta é o desequilíbrio de pressão, não a temperatura em si — a alternativa aponta a causa intermediária, não o mecanismo físico que resiste à abertura.

🏆 Gabarito: D — a pressão interna cai abaixo da pressão atmosférica externa porque o ar aprisionado em volume constante é resfriado pelas paredes internas da geladeira (Lei de Gay-Lussac), e essa diferença de pressão gera a força extra necessária para reabrir a porta.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa D identifica corretamente o mecanismo físico responsável pela força extra: a diferença de pressão entre o interior e o exterior da geladeira, consequência direta do resfriamento do ar em volume constante.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora usar situações cotidianas (geladeiras, panelas de pressão, latas amassadas, garrafas PET que "encolhem" com o frio) para cobrar a Lei Geral dos Gases sem citar fórmulas — o candidato precisa reconhecer o processo termodinâmico escondido no texto.
• Generalização: sempre que um gás estiver confinado em um recipiente rígido e sofrer variação de temperatura, associe imediatamente à transformação isocórica (P/T = constante) e pense em como isso altera a força que o gás exerce sobre as paredes do recipiente.
• Dica de eliminação rápida: descarte de cara qualquer alternativa que fale de "motor" ou "ímã" — nenhum desses elementos muda de comportamento no curtíssimo intervalo entre fechar e tentar reabrir a porta. Restam apenas as opções ligadas ao estado do gás (volume, pressão, temperatura); entre elas, escolha a que aponta a causa mecânica direta da força — a pressão, não a temperatura, é quem "puxa" a porta.
• Conexões: o mesmo raciocínio explica por que uma lata de alumínio fechada e resfriada rapidamente pode amassar para dentro (pressão interna menor que a externa) e por que panelas de pressão despressurizam antes de poderem ser reabertas com segurança.