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Questão 122 do ENEM 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H23 · Física: Mudanças de estado físico e calor latente

A tirinha ilustra esquimós dentro de um iglu, habitação de formato hemisférico construída durante o inverno a partir de neve ou blocos de gelo. Essa estrutura de construção se justifica pelo fato de esse povo habitar as regiões mais setentrionais da Groenlândia, Canadá e Alasca.

Tirinha de Laerte em três quadros verticais mostrando esquimós dentro de um iglu. No primeiro quadrinho, um esquimó observa uma geladeira e pergunta: "Ué, você comprou uma geladeira?!"; o outro responde: "É". No segundo quadrinho, a conversa continua: "Pra quê?!", "É para as crianças", enquanto abrem o congelador e pegam uma forma de gelo. No terceiro quadrinho, diz-se: "Elas adoram brincar de casinha", enquanto duas crianças usam cubinhos de gelo da forma para montar um pequeno iglu no chão.

LAERTE. Disponível em: https://artedafisicapibid.blogspot.com. Acesso em: 4 dez. 2021 (adaptado).

Na tirinha, a geladeira é necessária para fazer gelo porque

  1. A
    a temperatura interna do iglu é maior que a de solidificação da água.
  2. B
    a umidade dentro do iglu dificulta o processo de mudança de fase da água.
  3. C
    o ar dentro do iglu é isolante térmico, dificultando a perda de calor pela água.
  4. D
    a temperatura uniforme no interior do iglu impede as correntes de convecção.
  5. E
    a pressão do ar no interior do iglu é baixa, dificultando a solidificação da água.
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Resolução comentada

O iglu é feito de neve e gelo, então precisa ficar abaixo do ponto de fusão do gelo para não derreter. Por isso, o interior do iglu, embora bem mais quente que o ar externo (a -30 °C, por exemplo), continua próximo de 0 °C.

O ponto é este: a água só se solidifica se a temperatura ambiente for igual ou menor que a temperatura de solidificação, 0\ ^\circ\text{C} (a 1 atm). Para ela virar gelo, deve perder calor para o ambiente, e isso só ocorre se o ambiente estiver mais frio que a água.

Analisando a situação:

  1. As pessoas vivem dentro do iglu e usam a geladeira, portanto o interior precisa ser confortável para elas, com temperatura acima de 0\ ^\circ\text{C}, sem derreter o gelo das paredes por muito tempo. O corpo humano e o aquecimento internos mantêm essa faixa.
  2. Se o ar interno está acima de 0\ ^\circ\text{C}, a água colocada na forma não perde calor até congelar; ela tenderia a se aquecer até a temperatura do ambiente.
  3. A geladeira, ao retirar calor do interior, mantém o congelador a temperatura inferior a 0\ ^\circ\text{C}, permitindo a solidificação.

Assim, a geladeira é necessária porque a temperatura no interior do iglu é maior que a temperatura de solidificação da água.

O isolamento térmico do ar ou a convecção não são a causa central: o que impede o congelamento é a temperatura ambiente acima de 0\ ^\circ\text{C}.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Ba umidade não impede a mudança de fase; o que importa é a temperatura estar acima da de solidificação.
  • Co ar ser isolante não é o motivo; o problema é o ambiente estar acima de 0 °C, e não haver dificuldade de troca de calor por isolamento.
  • Dtemperatura uniforme não é a causa, e convecção não impede a solidificação da água.
  • Ea pressão dentro do iglu é praticamente a atmosférica, sem efeito relevante sobre o congelamento.

Assunto: Mudanças de estado físico e calor latente.

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