PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 37 (1º semestre) do Sírio-Libanês 2026

1º semestre · Física: Mudanças de estado físico e calor latente

Na preparação para uma festa, uma pessoa colocou determinada quantidade de garrafas PET com água mineral à temperatura ambiente, de 25 °C, em uma caixa de isopor, e acrescentou 4\text{ kg} de gelo à temperatura de -10\text{ }^\circ\text{C} para resfriar essas garrafas de água. O gráfico mostra como variou a temperatura desse sistema até que fosse atingido o equilíbrio térmico, a 5\text{ }^\circ\text{C}.

Gráfico da temperatura θ em graus Celsius em função do tempo, mostrando a reta decrescente da água nas garrafas PET de 25 °C até 5 °C e a curva do gelo subindo de -10 °C a 0 °C, patamar em 0 °C e subindo até 5 °C.

Considere as seguintes informações:

  • calor específico do gelo = 0{,}5\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)};
  • calor específico da água líquida = 1{,}0\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)};
  • calor latente de fusão do gelo = 80\text{ cal/g};
  • densidade da água = 1\text{ kg/L}.

Sabendo que cada garrafa PET contém 1{,}5\text{ L} de água e desconsiderando as trocas de calor com o ambiente, com o material com que foram feitas as garrafas e com a caixa de isopor, o número de garrafas de água colocadas dentro da caixa foi

  1. A
    14.
  2. B
    16.
  3. C
    10.
  4. D
    18.
  5. E
    12.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Sem trocas de calor com o ambiente, o calor cedido pela água das garrafas é igual ao calor recebido pelo gelo: Q_{cedido}+Q_{recebido}=0.

O gelo passa por três etapas, conforme o gráfico. Sua massa é m = 4\ \text{kg} = 4000\ \text{g}.

  1. Aquecer o gelo de -10\ ^\circ\text{C} a 0\ ^\circ\text{C}:

    Q_1 = 4000\cdot 0{,}5\cdot 10 = 20\,000\ \text{cal}

  2. Fundir o gelo a 0\ ^\circ\text{C}:

    Q_2 = 4000\cdot 80 = 320\,000\ \text{cal}

  3. Aquecer a água do degelo de 0\ ^\circ\text{C} a 5\ ^\circ\text{C}:

    Q_3 = 4000\cdot 1\cdot 5 = 20\,000\ \text{cal}

Total recebido pelo gelo: 360\,000\ \text{cal}.

A água das garrafas esfria de 25 a 5\ ^\circ\text{C}, ou seja, \Delta\theta = 20\ ^\circ\text{C}. Com densidade 1\ \text{kg/L}, cada garrafa de 1{,}5\ \text{L} tem 1500\ \text{g}. Sendo n o número de garrafas, a massa de água é 1500\,n e:

1500\,n\cdot 1\cdot 20 = 360\,000

30\,000\,n = 360\,000 \Rightarrow n = 12

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa C engana quem considera só a fusão do gelo e esquece o aquecimento de -10 a 0\ ^\circ\text{C} e de 0 a 5\ ^\circ\text{C}.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANão corresponde a nenhuma conta correta; com 14 garrafas o calor cedido seria 420 000 cal, maior que os 360 000 cal recebidos.
  • BCom 16 garrafas o calor cedido seria 480 000 cal, mais que o gelo absorve; é valor sem base no balanço.
  • CResulta de ignorar parte das etapas do gelo (por exemplo, só a fusão: 320 000/30 000 ≈ 10,7), subestimando o calor recebido.
  • DCom 18 garrafas o calor cedido seria 540 000 cal, muito acima do recebido pelo gelo.

Assuntos: Mudanças de estado físico e calor latente, Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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Fonte: Sírio-Libanês 2026 · 1º semestre · Prova II. Prova oficial ↗