Questão de Química · FGV PCERJ 2021 (nº 55)

A Lei de Charles afirma que, quando a pressão de um gás é mantida constante, seu volume é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta (medida em Kelvin). Isso significa que, se a temperatura aumenta, o volume também aumenta na mesma proporção, e vice-versa.

Para resolver o problema, primeiro precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, somando 273 (ou 273,15 para maior precisão) à temperatura em Celsius.
Temperatura inicial ($T_1$): $22^\circ C + 273 = 295 K$
Temperatura final ($T_2$): $50^\circ C + 273 = 323 K$
Volume inicial ($V_1$): $120 L$

Usando a Lei de Charles: $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$
$\frac{120 L}{295 K} = \frac{V_2}{323 K}$
$V_2 = \frac{120 L \times 323 K}{295 K}$
$V_2 = \frac{38760}{295} \approx 131,4 L$

Arredondando para o número inteiro mais próximo, o volume final é de aproximadamente $131 L$.

(A) Incorreta: O volume deve aumentar com o aquecimento do gás, e um aumento de apenas 5L é proporcionalmente menor do que o esperado para o aumento de temperatura.
(B) Correta: O cálculo utilizando a Lei de Charles, com as temperaturas convertidas para Kelvin, resulta em aproximadamente 131,4 L, que arredondado é 131 L.
(C) Incorreta: Esta alternativa pode ser tentadora para quem comete o erro comum de assumir uma relação linear simples entre a variação da temperatura em Celsius e a variação do volume, sem considerar a escala Kelvin ou a proporcionalidade correta. Por exemplo, se o aluno assumisse que o volume aumenta em cerca de 0,6 L para cada grau Celsius de aumento ($120 + 0,6 \times 28 = 136,8 L \approx 138 L$), chegaria a este valor. A armadilha da banca aqui é explorar a intuição de uma relação linear direta em Celsius, que é incorreta.
(D) Incorreta: Este valor representa um aumento de volume maior do que o correto, não correspondendo à proporcionalidade da Lei de Charles.
(E) Incorreta: Este valor representa um aumento de volume significativamente maior do que o correto, indicando um erro substancial no cálculo ou na compreensão da proporcionalidade.