Questão 84 do ENEM 2016 comentada
Entenda como a condutividade térmica influencia o derretimento do gelo em bandejas de materiais diferentes.
Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmam, categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.
O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá
- AMais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.
- BMais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.
- CMais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.
- DMais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.
- ECom a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.
Tente resolver antes de abrir. Errar aqui é de graça.
Ver a resposta e a resolução
O que a questão cobra
A questão cobra a relação entre condutividade térmica e taxa de transferência de calor. Também exige distinguir a temperatura de um objeto da sensação que ele causa ao toque.
Resolução
O enunciado informa que as duas bandejas estão em equilíbrio térmico com o ambiente. Portanto, elas têm a mesma temperatura inicial, embora possam parecer diferentes ao toque.
que estão em equilíbrio térmico com o ambiente
O alumínio conduz calor melhor que o plástico. Assim, o calor do ambiente passa pela bandeja de alumínio até o gelo com maior rapidez. Esse fluxo de energia aquece o gelo e aumenta sua taxa de derretimento.
Na bandeja de plástico, a transferência de calor é mais lenta por causa de sua menor condutividade térmica. Por isso, o gelo derrete mais devagar nela. A sensação de que o alumínio está mais frio ao toque não significa que sua temperatura seja menor: ele retira calor da mão mais rapidamente do que o plástico.
Logo, o derretimento ocorre mais rapidamente na bandeja de alumínio, porque esse material tem maior condutividade térmica.
Alternativa por alternativa
- A
Correta. O alumínio tem maior condutividade térmica que o plástico e transfere calor ao gelo mais rapidamente.
- B
As bandejas estão em equilíbrio térmico com o ambiente, então não se pode afirmar que a de plástico esteja inicialmente mais quente.
- C
O enunciado não informa que a bandeja de plástico tem maior capacidade térmica; a diferença relevante para a taxa de transferência é a condutividade.
- D
O enunciado não informa que o calor específico do alumínio é menor, e essa propriedade não determina a rapidez da condução entre a bandeja e o gelo.
- E
Ter a mesma temperatura inicial não garante a mesma taxa de transferência de calor, pois os materiais têm condutividades térmicas diferentes.
Para lembrarQuanto maior a condutividade térmica de um material, mais rapidamente ele conduz calor.
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