Questão 128 do Enem 2020 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Física · Termologia e calorimetria. Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2020
  • 2º dia
  • Natureza
  • Física
  • Termologia e calorimetria
  • Habilidade H6
  • Dificuldade média

Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26 °C a 28 °C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizamse dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico 4,0 kJ kg−1 K−1 e a densidade 1 kg L−1. Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?

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Gabarito oficial (INEP): C

A água do aquário tem massa m = 50 L × 1 kg/L = 50 kg. O aquecedor de 50 W precisa compensar a taxa de resfriamento, que é constante. Se ele fica desligado por 1 h = 3 600 s, a água perde a energia que o aquecedor forneceria: Q = P × t = 50 W × 3 600 s = 180 000 J = 180 kJ.

Com o calor específico c = 4,0 kJ kg⁻¹ K⁻¹, a variação de temperatura é ΔT = Q ÷ (m × c) = 180 kJ ÷ (50 kg × 4,0 kJ kg⁻¹ K⁻¹) = 180 ÷ 200 = 0,9 K, ou 0,9 °C de redução.

Por isso, a alternativa C, 0,9 °C, é a correta.

Por que as outras estão erradas:

  • A) 4,0 °C ocorreria com uma perda de energia muito maior do que a calculada.
  • B) 3,6 °C é quatro vezes o valor correto, o que resulta de um erro de cálculo com a energia ou a massa.
  • D) 0,6 °C não corresponde aos dados, que dão 0,9 °C.
  • E) 0,3 °C seria a queda para uma energia três vezes menor, o que não é a situação descrita.

Dica Enem: em problemas de calorimetria, calcule a energia (P × t), depois use Q = m × c × ΔT; cuidado com as unidades de tempo (horas para segundos) e de massa (litros para quilogramas).

Conceitos cobrados: Calorimetria e calor específico; Potência e energia térmica; Conversão de unidades (h para s, L para kg).

Comentário gerado por IA a partir do gabarito oficial e revisado automaticamente; pode conter erros — o gabarito do INEP prevalece. Dificuldade pelo parâmetro b divulgado pelo INEP nos microdados: 1,73.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2020, 2º dia, questão 128.
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