Non capisco, è l'assegnazione di classi che rende la seconda regola prioritaria alla prima?
Ciao, sì, più esattamente l'ordine di priorità per l'applicazione delle regole viene definito attraverso un calcolo che comprende diversi fattori, tra cui l'indicazione della classe nel selettore.

Tenendo presente che prima di tutto incide l'ordine con cui sono riportate/lette le regole (per cui hanno priorità quelle che vengono dopo), potresti risolvere semplicemente indicando lo stesso selettore anche per la media query, quindi: div.project-item div.thumb_large h5.

In alternativa potresti usare la clausola !important ma generalmente viene sconsigliato, a favore di una più corretta impostazione del css.