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Questão 117 do ENEM 2019

2º dia · Ciências da Natureza · H21 · Física: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor

Em uma aula experimental de calorimetria, uma professora queimou 2,5 g de castanha-de-caju crua para aquecer 350 g de água, em um recipiente apropriado para diminuir as perdas de calor. Com base na leitura da tabela nutricional a seguir e da medida da temperatura da água, após a queima total do combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível foi aproveitada. O calor específico da água é 1\text{ cal g}^{-1}\ ^\circ\text{C}^{-1}, e sua temperatura inicial era de 20\ ^\circ\text{C}.

Quantidade por porção de 10 g (2 castanhas)
Valor energético 70 kcal
Carboidratos 0,8 g
Proteínas 3,5 g
Gorduras totais 3,5 g

Qual foi a temperatura da água, em grau Celsius, medida ao final do experimento?

  1. A
    25
  2. B
    27
  3. C
    45
  4. D
    50
  5. E
    70
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Resolução comentada

A energia liberada pela castanha vem da tabela: 10 g de castanha fornecem 70 kcal. Precisamos descobrir quanto isso vale para 2,5 g.

  1. Energia de 2,5 g de castanha:

    \frac{2{,}5}{10}\times 70\ \text{kcal} = 17{,}5\ \text{kcal} = 17\,500\ \text{cal}

  2. Só 50% foi aproveitada para aquecer a água:

    Q = 0{,}5 \times 17\,500 = 8\,750\ \text{cal}

  3. Calor sensível da água: Q = m\,c\,\Delta T. Substituindo:

    8\,750 = 350 \times 1 \times \Delta T \Rightarrow \Delta T = \frac{8\,750}{350} = 25\ ^\circ\text{C}

  4. A temperatura inicial era 20\ ^\circ\text{C}, então a final é:

    T = 20 + 25 = 45\ ^\circ\text{C}

Atenção: 25 °C é a variação de temperatura, não a temperatura final.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa A engana quem para em \Delta T = 25\ ^\circ\text{C} sem somar a temperatura inicial; a E engana quem esquece os 50% de aproveitamento.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ADá apenas a variação de temperatura (25 °C) e esquece de somar a temperatura inicial de 20 °C.
  • BNão corresponde a nenhum cálculo coerente com os dados de energia, massa e calor específico.
  • DResulta de erro no aproveitamento ou na proporção da energia (por exemplo, ignorar o fator de 50% em parte do cálculo).
  • EIgnora os 50% de aproveitamento: 17 500 cal dariam variação de 50 °C, e 50 + 20 = 70 °C.

Assuntos: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor, Potência e rendimento.

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