Questão 128 · Física: Termologia e calorimetria
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?
- A) 4,0 °C
- B) 3,6 °C
- C) 0,9 °C
- D) 0,6 °C
- E) 0,3 °C
Marque a alternativa correta:
Gabarito: C
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2020).
Comentário
Gabarito: 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).
Fundamentos: Calorimetria e calor específico · Potência e energia térmica · Conversão de unidades (h para s, L para kg)
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2020 (Enem — 2º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Matemática e suas Tecnologias)), questão 128, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.