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Ciências da Natureza ENEM 2020 difícil

Questão 128 do ENEM 2020 comentada

Como calcular a variação de temperatura da água a partir da potência de um aquecedor e do calor específico.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 128ENEM 2020

Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam-se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico 4,0 kJ kg–1 K–1 e a densidade 1 kg L–1.

Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?

  1. A
    4,0ºC
  2. B
    3,6°C
  3. C
    0,9°C
  4. D
    0,6°C
  5. E
    0,3°C

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Resposta: Cgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão cobra o uso da relação entre calor, massa, calor específico e variação de temperatura. Você também precisa converter a potência do aquecedor em energia durante uma hora.

Resolução

sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento.

Como o aquecedor compensa a perda de calor do aquário, desligá-lo por uma hora faz a água perder a energia que ele forneceria nesse período. Primeiro, converta a potência em energia usando o tempo de desligamento.

Energia perdida: 50 J/s × 3 600 s = 180 000 J = 180 kJ.

Pela densidade informada, 50 L de água têm massa de 50 kg. Agora, use a relação entre calor, massa, calor específico e variação de temperatura:

ΔT = Q ÷ (m × c) = 180 kJ ÷ (50 kg × 4,0 kJ kg⁻¹ K⁻¹) = 0,9 K.

Uma variação de 0,9 K corresponde a uma redução de 0,9 °C. Portanto, a temperatura da água cai aproximadamente 0,9 °C durante a hora em que o sistema fica desligado.

Alternativa por alternativa

  • A

    Uma redução de 4,0 °C exigiria 800 kJ, pois 50 × 4,0 × 4,0 = 800; o aquário perde 180 kJ em uma hora.

  • B

    Uma redução de 3,6 °C exigiria 720 kJ; esse valor não corresponde à energia perdida em uma hora.

  • C

    Correta. É a correta: os 180 kJ perdidos por 50 kg de água, com calor específico de 4,0 kJ kg⁻¹ K⁻¹, provocam uma queda de 0,9 °C.

  • D

    Uma redução de 0,6 °C exigiria 120 kJ; a energia perdida em uma hora é 180 kJ.

  • E

    Uma redução de 0,3 °C exigiria 60 kJ; a energia perdida em uma hora é 180 kJ.

Para lembrarUse Q = m · c · ΔT e, para obter a energia fornecida em certo tempo, use Q = P · t.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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