Questão 65 do ENEM 2015

Question

Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.

Tipo de selo	Variação de temperatura
A	menor que 10%
B	entre 10% e 25%
C	entre 25% e 40%
D	entre 40% e 55%
E	maior que 55%

Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10\ ^\circ\text{C} e outra a 40\ ^\circ\text{C}, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16\ ^\circ\text{C}.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?

A
A
B
B
C
C
D
D
E
E

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 65 do ENEM 2015

1º dia · Ciências da Natureza · H21 · Física: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor

Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.

Tipo de selo	Variação de temperatura
A	menor que 10%
B	entre 10% e 25%
C	entre 25% e 40%
D	entre 40% e 55%
E	maior que 55%

Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10\ ^\circ\text{C} e outra a 40\ ^\circ\text{C}, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16\ ^\circ\text{C}.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?

A
A
B
B
C
C
D
D
E
E

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Resolução comentada

Primeiro, ache a temperatura de equilíbrio da mistura, que é o valor inicial usado como referência. Como é água com água, o calor cedido pela quente é igual ao recebido pela fria, então a temperatura final é a média ponderada pelas massas.

Proporção: \frac{1}{3} de água a 10\ ^\circ\text{C} e \frac{2}{3} a 40\ ^\circ\text{C}.

Temperatura de equilíbrio:
T_0=\frac{1}{3}\cdot 10+\frac{2}{3}\cdot 40=\frac{10+80}{3}=30\ ^\circ\text{C}
Após seis horas, a água está a 16\ ^\circ\text{C}, então a variação foi:
\Delta T = 30-16 = 14\ ^\circ\text{C}
Em porcentagem do valor inicial:
\frac{14}{30}\approx 0{,}467 = 46{,}7\%

O selo informa a variação como porcentagem da temperatura de equilíbrio inicial (30 °C), e não da temperatura da água fria ou quente. Como 46{,}7\% está entre 40\% e 55\%, a garrafa recebe o selo D.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AVariação menor que 10% exigiria queda de menos de 3 °C, mas a queda foi de 14 °C.
BFaixa de 10% a 25% corresponderia a queda de 3 a 7,5 °C, bem menor que os 14 °C observados.
CFaixa de 25% a 40% corresponderia a queda de 7,5 a 12 °C, menor que os 14 °C observados.
EMais de 55% exigiria queda maior que 16,5 °C, isto é, temperatura final abaixo de 13,5 °C.

Assunto: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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