Calor de fusão: por que o aluno confunde energia para aquecer e derreter

Eu percebo o erro quando proponho uma situação simples: há gelo a 0 °C e queremos saber quanta energia é necessária para derretê-lo. Alguns alunos procuram uma variação de temperatura, aplicam Q = mcΔT e chegam a uma resposta numérica com aparência convincente. Outros até lembram a fórmula do calor latente, mas esquecem de multiplicar pela massa. Na conversa, aparece uma ideia persistente: se o sistema recebe calor, a temperatura sempre aumenta. É aí que interrompo a conta e volto ao que está acontecendo com a matéria.

Também já vi a turma misturar os momentos de uma mesma experiência: aquecer o gelo até 0 °C, fundi-lo e depois aquecer a água. Em questões com contexto, como transporte de alimentos ou uma amostra mantida em gelo, o aluno pode ainda escolher a temperatura de ebulição porque reconhece a água, mas perde de vista a mudança descrita. Para mim, esses erros não são apenas falta de fórmula. Eles mostram em qual relação o estudante ainda não confia: calor e temperatura, massa e energia, ou nome e direção da mudança de estado.

O que é calor de fusão, explicado para o professor

Calor de fusão é a energia transferida para uma substância passar do estado sólido ao líquido em sua temperatura de fusão, sem que a temperatura varie durante a mudança, desde que a pressão seja constante e a substância esteja mudando de fase. No modelo escolar, calculamos essa energia por Q = mLf: Q é o calor recebido, m é a massa e Lf é o calor latente específico de fusão. Para derreter gelo já a 0 °C, por exemplo, usamos o calor latente; não usamos calor específico para calcular uma variação de temperatura que não ocorre durante a fusão. Se o gelo começa abaixo de zero, primeiro calculamos seu aquecimento até 0 °C e depois a energia para fundi-lo. O conceito aparece em Física e Química, do estudo introdutório de mudanças de estado no 6º ano a situações quantitativas e de materiais no ENEM. Ele se relaciona às habilidades EM13CNT101, sobre transformações e conservação de matéria e energia, e EM13CNT307, ligada à análise de propriedades dos materiais e suas aplicações.

O que o aluno precisa saber antes

Antes de avaliar calor de fusão, verifico se a turma distingue calor de temperatura, reconhece que calor é energia em trânsito por diferença de temperatura e sabe identificar sólido, líquido e gasoso. As fichas das questões apontam repetidamente calor específico e mudanças de estado como pré-requisitos; outras destacam fusão do gelo, transferência de calor e conversão de unidades de massa. Isso importa porque uma questão pode exigir apenas reconhecer que gelo a 0 °C está fundindo, enquanto outra pede uma conta, comparação de materiais ou balanço energético. Faço uma sondagem breve com três tarefas: nomear a passagem de sólido para líquido, dizer o que acontece com a temperatura enquanto coexistem gelo e água em fusão e calcular 200 × 334 com unidades coerentes. Peço que expliquem cada escolha em voz alta. Se acertam a operação, mas não justificam por que não há ΔT, ainda falta compreensão física. A resposta diagnóstica orienta se começo por vocabulário e fenômeno ou se avanço para cálculos e trocas de energia.

Quais são os erros mais comuns com calor de fusão?

Nas oito fichas, não aparece um único distrator dominante: as letras mais prováveis variam entre A, C, D e E, com duas ocorrências para A, C, D e E ao longo do conjunto, e nenhuma para B. Portanto, é mais útil observar o raciocínio associado à escolha do que tratar uma alternativa como erro universal. O padrão conceitual mais recorrente é a mistura entre energia de aquecimento e energia de mudança de fase: isso está explicitamente descrito como erro típico em quatro fichas, embora apareça de formas diferentes nas alternativas. Também surgem confusões entre fusão e ebulição ou solidificação, uso inadequado da massa e dificuldade em combinar etapas. A correção pedagógica precisa separar essas hipóteses. Uma resposta errada pode revelar dificuldade de leitura, de unidade, de seleção da fórmula ou de interpretação física; não basta devolver o gabarito e pedir que o aluno memorize Q = mLf.

Confundir calor sensível com calor latente

Quando o estudante usa Q = mcΔT para derreter gelo que já está a 0 °C, ele está tratando a mudança de fase como se fosse apenas aquecimento. A dificuldade costuma nascer da regra intuitiva de que receber calor sempre eleva a temperatura. Intervenho com uma curva de aquecimento desenhada no quadro: nos trechos inclinados, a temperatura varia; no patamar de fusão, há transferência de energia e coexistência de sólido e líquido. Depois comparo duas perguntas: quanto calor aquece gelo de −10 °C a 0 °C e quanto calor o derrete a 0 °C? Essa separação ajuda o aluno a decidir entre Q = mcΔT e Q = mLf. A questão 7 mostra esse erro de modo explícito: um distrator propõe calcular calor sensível apesar de o gelo já estar na temperatura de fusão. Peço que justifiquem a fórmula antes de inserir valores, porque a escolha precisa nascer da situação física, não da aparência dos números.

Esquecer a massa ou interpretar mal o calor latente específico

Em Q = mLf, o valor de Lf corresponde à energia por unidade de massa, não à energia total para qualquer amostra. Se o aluno responde apenas com 334 J para gelo cujo calor latente é 334 J/g, provavelmente tratou a amostra como 1 g ou não percebeu o significado da unidade. Se o resultado fica pela metade ou dobra, pode ter alterado a massa sem perceber. Nas questões 6 e 8, os distratores foram construídos justamente em torno de massa usada incorretamente, casas decimais e multiplicação esquecida. Para intervir, escrevo as unidades antes da conta: g × J/g resulta em J. Em seguida, peço uma estimativa: se a massa dobrar e o material for o mesmo, a energia de fusão dobra? O aluno precisa explicar a proporcionalidade. Esse procedimento diagnostica se a dificuldade está na operação, na notação científica ou no sentido de “por grama”.

Trocar fusão por ebulição ou solidificação

O aluno pode saber que 0 °C está associado ao gelo e ainda confundir qual processo acontece. Na questão 2, o distrator mais provável é E, que associa 100 °C à ebulição, embora o enunciado pergunte sobre o intervalo em que ainda há gelo. A alternativa usa uma informação verdadeira do texto, mas responde a outra etapa. Esse é um sinal de leitura seletiva: o estudante captura um número familiar e não acompanha a sequência experimental. Também pode trocar fusão por solidificação, porque os dois processos ligam os mesmos estados em sentidos opostos. Eu intervenho pedindo que desenhe uma seta de sólido para líquido e outra de líquido para sólido, nomeando cada uma. Depois, pergunto o que o aquecimento está fazendo no caso descrito. Assim, a resposta deixa de depender de decorar temperaturas isoladas e passa a considerar estado inicial, sentido da transformação e evidência observada.

Somar etapas sem organizar o balanço de energia

Em situações com gelo abaixo de 0 °C, o aluno pode calcular apenas a fusão ou somar energias sem verificar se há energia disponível. Na questão 1, o erro típico é comparar incorretamente o calor que a água pode ceder com o necessário para aquecer e fundir o gelo; o distrator A afirma que não sobra gelo, embora a energia fornecida seja insuficiente para fundir tudo. Na questão 3, é preciso somar o aquecimento do gelo e a fusão, considerar a eficiência do aquecedor e só então calcular o tempo. Minha intervenção é organizar a resolução em etapas nomeadas e fazer uma pausa antes da conclusão: a energia disponível alcança cada etapa? Essa pergunta evita que o aluno continue a conta até uma temperatura final impossível. Também torna visível que, se a energia se esgota durante o patamar, pode restar gelo e a temperatura final permanecer em 0 °C.

Como ensinar calor de fusão passo a passo?

Eu começo com uma previsão qualitativa: se aquecermos gelo, o que acontece com a temperatura quando ele começa a derreter? Em vez de corrigir de imediato, recolho explicações e represento a curva de aquecimento. No segundo momento, nomeamos as etapas: aquecimento do sólido, fusão e aquecimento do líquido. Só então apresento Q = mcΔT para trechos com variação de temperatura e Q = mLf para a mudança de estado. Em exercícios simples, mantenho a massa e a unidade visíveis; em seguida, proponho comparar duas amostras. Depois avanço para problemas em que o gelo começa abaixo de 0 °C ou recebe calor de água quente. Para balanços, sigo a dica recorrente das fichas: calcular a energia trocada ou a energia total e compará-la com a disponível. Na situação de um aquecedor, calculamos primeiro Q e depois dividimos pela potência efetiva, considerando a eficiência conforme os dados. Fecho a sequência pedindo ao estudante que explique por que escolheu cada expressão antes de fazer a substituição numérica.

Como avaliar: que tipo de questão usar em cada momento?

Para diagnóstico inicial, uso itens diretos e curtos que peçam identificar a mudança de estado, interpretar um patamar de temperatura ou escolher entre calor sensível e latente. As fichas indicam que todas as oito questões servem para diagnóstico e prova, e sete têm poder de discriminação alto; a questão 2 tem discriminação média e funciona bem para consolidação conceitual. Seis questões têm tempo de resolução médio e duas são longas; cinco apresentam nível de leitura médio e três, alto. Sete exigem cálculo, enquanto a questão 2 não exige. Isso recomenda alternar formatos e não confundir dificuldade de leitura com domínio do conceito. Questões médias podem apoiar atividade, revisão e, conforme a ficha, lição de casa; as longas e calculativas são mais adequadas a prova, atividade orientada ou simulado, não a avaliação rápida. As fichas assinalam simulado para as questões 1 e 3 a 8, mas não para a questão 2; lição de casa apenas para a 2. O tempo e o papel indicado — consolidação ou desafio — ajudam a montar uma avaliação equilibrada.

Na prática, separo a avaliação em três funções. Para diagnóstico ou atividade inicial, escolho reconhecimento de processo e leitura de gráfico, sem cálculo pesado, e observo as justificativas. Para consolidação, uso a aplicação direta de Q = mLf, com unidades simples, ou a questão conceitual da temperatura de fusão. Para desafio e simulado, proponho balanço de energia, aquecimento em etapas ou comparação de materiais, prevendo tempo maior e leitura cuidadosa. As questões classificadas como desafio e de alto poder de discriminação podem separar níveis de domínio, mas não devem ser o único retrato da turma: exigem mais etapas e, em alguns casos, leitura alta. O papel na prova também é informativo: as questões 2, 4 e 6 estão marcadas para consolidação, enquanto 1, 3, 5 e 7 aparecem como desafio; a 8, como consolidação. Use o resultado por tipo de erro para planejar retomada, não apenas para atribuir nota.

O que ensinar antes de calor de fusão?

Eu ensino calor específico antes de pedir cálculos que combinam aquecimento e fusão, porque o estudante precisa diferenciar energia associada à variação de temperatura daquela ligada à mudança de fase. Em seguida, retomo mudança de estado físico: reconhecer os estados e o sentido da transformação evita chamar fusão de evaporação ou solidificação. Também verifico conversão de unidades, sobretudo quando a massa aparece em gramas e o calor latente em joules por quilograma, ou vice-versa. O conceito de fusão deve estar claro antes da fórmula, assim como a fusão do gelo e o fato de ela ocorrer a 0 °C nas condições descritas nos itens. Por fim, conecto o tema a propriedades dos materiais, para mostrar que o calor latente e a temperatura de fusão caracterizam comportamentos relevantes, mas não são a mesma propriedade. Esses pré-requisitos aparecem nas fichas e orientam uma sequência, não uma lista para decorar.

Para onde este conceito leva?

Dominar calor de fusão permite compreender melhor a fusão do gelo em situações de refrigeração e interpretar por que o gelo pode absorver energia enquanto permanece a 0 °C. Também abre caminho para comparar materiais: ligas metálicas têm comportamentos de fusão relevantes em processos de fabricação, e polímeros exigem atenção às propriedades térmicas e às temperaturas de uso. O conceito ajuda a discutir resistência ao calor sem confundir resistência mecânica, temperatura de amolecimento e temperatura de fusão. Em materiais como o polietileno, a resposta ao aquecimento depende de propriedades específicas e do tipo de material, não de uma regra universal deduzida apenas pelo nome “plástico”. A questão comparativa entre PET e HDPE ilustra a utilidade de integrar calor específico, variação de temperatura e entalpia de fusão para estimar energia. Depois que os alunos entendem a diferença entre aquecer e fundir, podem interpretar dados de materiais com mais autonomia. A conexão com propriedades do plástico é uma oportunidade para relacionar conceitos térmicos, seleção de materiais e situações cotidianas sem transformar toda propriedade em sinônimo de “resistência ao calor”.

Como relacionar calor de fusão a outros temas?

Nas fichas, o tema transversal ciência e tecnologia aparece nas oito questões, e os contextos são científicos: laboratório, aquecedor, refrigeração, transporte de alimentos, plásticos e biotecnologia. Posso usar esses cenários para perguntar por que se escolhe gelo para manter uma amostra fria ou como propriedades térmicas entram na seleção de materiais. A habilidade socioemocional mais frequente é tomada de decisão, presente em cinco fichas; pensamento crítico aparece em três. Não preciso transformar isso em uma atividade artificial: peço que os estudantes comparem alternativas, explicitem evidências e decidam qual modelo explica os dados. Na questão de balanço térmico, por exemplo, a turma precisa avaliar se a energia disponível basta para fundir todo o gelo. Na comparação entre polímeros, precisa considerar mais de uma propriedade, em vez de decidir somente pela temperatura de fusão. Esse trabalho exercita argumentação baseada em dados e cuidado ao tomar decisões. As habilidades BNCC EM13CNT101 e EM13CNT307 oferecem conexões para tratar transformações energéticas e propriedades dos materiais em aplicações reais.

Quais questões comentadas ajudam a diagnosticar calor de fusão?

As oito questões a seguir formam um percurso diagnóstico: começa pela identificação da fusão e chega a cálculos, comparação de materiais e balanço de energia. Ao corrigir, eu não olho somente para a alternativa correta. Observo se o aluno reconheceu a etapa física, usou a massa completa, conferiu unidades e justificou o modelo escolhido. As alternativas erradas foram escritas para revelar raciocínios diferentes, como confundir fusão com ebulição, omitir o calor latente, tratar um valor por grama como energia total ou ignorar que a energia disponível pode ser insuficiente. Algumas questões têm leitura alta e cálculos em várias etapas; outras são mais diretas. Essa variedade permite usar itens em momentos diferentes, desde uma sondagem de compreensão até uma prova ou simulado. Após cada questão, o marcador remete à ficha pedagógica completa no sistema, sem repetir aqui seus campos técnicos.

Questão 1 — Qual é a temperatura final quando gelo a −10 °C é colocado em água a 30 °C?

Coloca-se 200 g de gelo a −10 °C em 500 g de água a 30 °C. Use c_gelo = 2100 J·kg⁻¹·K⁻¹, c_água = 4200 J·kg⁻¹·K⁻¹ e L_fusão = 334000 J·kg⁻¹. Determine a temperatura final do sistema.

• ❌ A) A temperatura final é 0 °C, mas não sobra gelo. Errada: a água pode ceder 63 000 J, enquanto aquecer o gelo até 0 °C e fundi-lo completamente exige 71 000 J. O aluno pode ter concluído que toda a fusão ocorre sem comparar as energias.
• ✅ B) 0 °C (permanece gelo). Correta: a água não fornece energia suficiente para aquecer e fundir todo o gelo. A mistura termina no patamar de fusão, com gelo remanescente.
• ❌ C) A temperatura final é 30 °C, a água não muda de estado. Errada: ignora a energia que a água transfere e o aquecimento necessário para levar o gelo de −10 °C a 0 °C. Revela que o aluno não organiza as etapas da troca térmica.
• ❌ D) Tf = 10 °C, a água cede mais calor que o necessário. Errada: não corresponde ao balanço de energia. O aluno pode estar calculando sem verificar se a energia disponível permite chegar a essa temperatura.
• ❌ E) Tf = −10 °C, o gelo permanece na mesma temperatura. Errada: desconsidera a transferência de calor. Revela a ideia de que o gelo não se aquece apesar de receber energia.

Gabarito: B. Calcule separadamente a energia cedida pela água e a energia exigida para aquecer e fundir o gelo. Como 63 000 J é menor que 71 000 J, sobra gelo e a temperatura final fica em 0 °C.

Questão 2 — Qual é a temperatura de fusão da água e que mudança ocorre enquanto ainda há gelo?

Em uma atividade de laboratório, estudantes aquecem lentamente gelo sob pressão atmosférica normal. Enquanto ainda há gelo, o termômetro marca 0 °C e parte do gelo se transforma em água. Depois que todo o gelo derrete, a temperatura da água aumenta; em outro momento, a água chega a 100 °C e começa a ferver. Qual é a temperatura de fusão da água e que mudança ocorre enquanto ainda há gelo?

• ✅ A) 0 °C, fusão. Correta: fusão é a passagem de sólido para líquido. O gelo derrete a 0 °C nas condições descritas.
• ❌ B) 0 °C, evaporação. Errada: reconhece a temperatura, mas troca sólido para líquido por líquido para vapor. O aluno pode estar associando qualquer aquecimento à evaporação.
• ❌ C) −10 °C, fusão. Errada: contradiz a leitura do termômetro. Revela que o estudante pode estar usando uma temperatura lembrada sem ler as evidências do enunciado.
• ❌ D) 25 °C, fusão. Errada: usa uma temperatura ambiente comum, ignorando que o gelo derrete enquanto o termômetro marca 0 °C.
• ❌ E) 100 °C, ebulição. Errada: toma a informação de outra etapa do aquecimento. Revela confusão entre fusão e ebulição ou leitura seletiva do texto.

Gabarito: A. A descrição indica coexistência de gelo e água a 0 °C; a transformação em curso é a fusão, não a ebulição mencionada posteriormente.

Questão 3 — Quanto tempo um aquecedor leva para aquecer e derreter o gelo?

Um aquecedor tem potência P = 1,8 kW e eficiência térmica η = 0,85. Ele aquece 2,0 kg de gelo de −10 °C até 0 °C e depois o derrete completamente. Dados: c_gelo = 2100 J·kg⁻¹·K⁻¹ e L_fusão = 3,33 × 10⁵ J·kg⁻¹. Calcule o tempo em minutos usando Q = mcΔT + mL_fusão e t = Q/(Pη), com P em watts.

• ❌ A) 15,0 min. Errada: superestima o tempo e não aplica corretamente a eficiência. O aluno pode ter confundido energia útil e energia elétrica fornecida.
• ❌ B) 5,0 min. Errada: não considera adequadamente a energia de fusão. Revela que o estudante pode ter calculado apenas o aquecimento do gelo.
• ✅ C) t ≈ 7,7 min. Correta: Q = 2·2100·10 + 2·3,33×10⁵ = 7,08×10⁵ J. Considerando a eficiência, a energia elétrica é Q/0,85 ≈ 8,33×10⁵ J; dividindo por 1800 W, obtemos cerca de 463 s, ou 7,7 min.
• ❌ D) 10,5 min. Errada: resulta do uso incorreto da eficiência e leva a um tempo maior. O aluno pode não perceber que, com eficiência menor que 1, é preciso relacionar energia útil e energia de entrada corretamente.
• ❌ E) 2,0 min. Errada: é muito baixo para a energia necessária a aquecer e fundir 2,0 kg. Revela que o estudante não calculou Q ou perdeu uma etapa.

Gabarito: C. Some primeiro as energias de aquecimento e de fusão; depois considere a eficiência e divida pela potência em watts.

Questão 4 — Que propriedade é determinada ao fundir gelo e por que ela importa?

Em um experimento escolar, 100 g de gelo a 0 °C são completamente fundidos. Usa-se Q = mLf e Lf(H₂O) = 334 J·g⁻¹. Qual propriedade do material é determinada por esse procedimento e por que é relevante para o transporte de alimentos refrigerados?

• ❌ A) Ponto de fusão. Errada: o experimento fornece energia para uma massa conhecida durante a fusão; não determina diretamente a temperatura de fusão. Revela confusão entre temperatura e energia de mudança de fase.
• ✅ B) Calor latente de fusão. Correta: a relação entre energia absorvida e massa permite determinar Lf, a energia necessária por unidade de massa para fundir o material.
• ❌ C) Entalpia de vaporização. Errada: vaporização é a passagem de líquido para gás, não a fusão de sólido para líquido. O aluno pode associar qualquer calor latente a qualquer mudança de estado.
• ❌ D) Condutividade térmica. Errada: descreve a transferência de calor através de um material, não a energia absorvida na mudança de fase. Revela dificuldade em distinguir propriedades térmicas.
• ❌ E) Capacidade calorífica. Errada: relaciona energia e variação de temperatura, enquanto aqui se mede energia de fusão a 0 °C. O aluno pode não separar calor sensível de latente.

Gabarito: B. O calor latente quantifica a energia por massa necessária para a fusão; essa absorção de energia ajuda a explicar o uso do gelo em refrigeração.

Questão 5 — Qual garrafa plástica exige menos energia para aquecer e fundir?

Duas garrafas de 20 g partem de 25 °C. PET: temperatura de fusão 250 °C, Cp = 1,0 J·g⁻¹·K⁻¹ e ΔH_fus = 100 J·g⁻¹. HDPE: temperatura de fusão 130 °C, Cp = 1,9 J·g⁻¹·K⁻¹ e ΔH_fus = 250 J·g⁻¹. Qual requer menos energia para aquecer e fundir?

• ❌ A) HDPE, cerca de 4,5 kJ, por ter menor ΔT. Errada: ignora que o HDPE tem Cp e calor de fusão maiores. Revela que o estudante considera apenas a etapa de aquecimento.
• ✅ B) PET, cerca de 6,5 kJ, contra cerca de 9,0 kJ do HDPE. Correta: PET: Q = 20·1·225 + 20·100 = 6500 J. HDPE: Q = 20·1,9·105 + 20·250 ≈ 8990 J.
• ❌ C) Não é possível comparar sem densidades e cristalinidade. Errada: embora esses fatores possam importar em análises mais detalhadas, os dados fornecidos permitem a comparação energética proposta. O aluno pode rejeitar dados suficientes por buscar informações extras.
• ❌ D) Ambos exigem praticamente 8 kJ. Errada: os resultados, aproximadamente 6,5 e 9,0 kJ, diferem. Revela estimativa pouco cuidadosa ou comparação numérica inadequada.
• ❌ E) PET exige mais de 10 kJ por ter temperatura de fusão maior. Errada: considera apenas a temperatura de fusão e ignora Cp e ΔH_fus. O aluno pode tratar uma única propriedade como determinante de toda a energia.

Gabarito: B. A energia total inclui aquecimento até a temperatura de fusão e a própria fusão; não basta comparar as temperaturas finais.

Questão 6 — Quanto calor é necessário para fundir 200 g de gelo a 0 °C?

Uma amostra de gelo de 200 g está inicialmente a 0 °C. Desprezam-se as perdas para o ambiente, e o calor latente específico de fusão do gelo é 334 J/g. Qual quantidade de calor é necessária para derreter completamente a amostra?

• ❌ A) 1,67 × 10⁴ J. Errada: corresponde a usar apenas 50 g. Revela que o aluno alterou a massa ou não acompanhou o dado fornecido.
• ❌ B) 6,68 × 10² J. Errada: indica possível deslocamento da casa decimal de 334 J/g. O aluno pode ter dificuldade com notação e ordem de grandeza.
• ❌ C) 3,34 × 10⁴ J. Errada: usa metade da massa, como se a amostra tivesse 100 g. Revela erro na leitura ou manipulação da massa.
• ❌ D) 1,34 × 10⁵ J. Errada: duplica indevidamente a massa. O estudante pode ter aplicado a relação correta com dado alterado.
• ✅ E) 6,68 × 10⁴ J. Correta: como o gelo já está a 0 °C, Q = mLf = 200 g × 334 J/g = 66 800 J.

Gabarito: E. A unidade grama cancela com g⁻¹, restando joules. Não é necessário calcular aquecimento prévio porque a amostra já está na temperatura de fusão.

Questão 7 — Qual energia mínima funde 0,50 kg de gelo a 0 °C?

Um recipiente isolado contém 0,50 kg de gelo a 0 °C e 1,00 kg de água a 100 °C. Considere L_fusão = 334 kJ/kg, despreze a capacidade térmica do recipiente e as perdas. A água quente fornece energia ao gelo até que ele derreta completamente, sem aquecer a água formada acima de 0 °C. Qual é a quantidade mínima de energia para derreter o gelo?

• ✅ A) 167 kJ. Correta: Q = mL = 0,50 kg × 334 kJ/kg = 167 kJ. A água quente é a fonte, mas sua massa não altera a energia necessária para fundir essa massa de gelo nas condições descritas.
• ❌ B) 84 kJ. Errada: usa aproximadamente metade da massa do gelo. Revela erro de proporção ou de leitura do valor informado.
• ❌ C) 501 kJ. Errada: adiciona uma parcela de 334 kJ sem justificativa. O aluno pode somar o valor por quilograma à energia total como se fossem etapas distintas.
• ❌ D) 334 kJ. Errada: trata o valor por quilograma como energia total e ignora a massa de 0,50 kg. Revela dificuldade em interpretar a unidade do calor latente.
• ❌ E) 210 kJ. Errada: aplica calor sensível com uma variação de temperatura de 100 °C, embora o gelo já esteja a 0 °C e precise de calor latente para fundir.

Gabarito: A. A pergunta pede a energia mínima para a mudança de fase, então a expressão é Q = mL, sem uma etapa de aquecimento do gelo.

Questão 8 — Quanta energia 100 g de gelo absorvem ao derreter?

Em um laboratório de biotecnologia, uma amostra de células é transportada em um recipiente com gelo para evitar seu aquecimento. O gelo permanece a 0 °C enquanto derrete. Há 100 g de gelo e o calor latente de fusão da água é 334 J/g. Qual energia térmica o gelo absorve para derreter completamente?

• ❌ A) 334 J. Errada: usa o calor latente como se a amostra tivesse 1 g. O aluno desconsidera a massa de 100 g.
• ❌ B) 3 340 J. Errada: corresponde a tratar a massa como 10 g. Revela erro de casa decimal ou de multiplicação.
• ✅ C) 33 400 J. Correta: Q = mL = 100 g × 334 J/g = 33 400 J. Durante a fusão, o gelo absorve calor latente enquanto permanece a 0 °C.
• ❌ D) 16 700 J. Errada: divide por dois o produto correto, como se apenas metade do gelo derretesse. O estudante pode ter confundido a quantidade fundida.
• ❌ E) 334 000 J. Errada: usa uma massa dez vezes maior, como 1 000 g. Revela dificuldade em manter a unidade e o valor da massa do enunciado.

Gabarito: C. Multiplique a massa pelo calor latente específico e confira que g × J/g resulta em J.

Perguntas frequentes sobre calor de fusão

As dúvidas de sala costumam aparecer em três momentos: ao definir o conceito, ao escolher a fórmula e ao decidir como avaliar. Respondo abaixo com critérios que ajudam a planejar a aula e interpretar as respostas, sem reduzir o tema à memorização de uma equação. Vale lembrar que as questões do conjunto variam bastante: há uma questão sem cálculo, várias aplicações diretas e problemas mais longos que combinam etapas. A escolha depende do objetivo da aula e da base da turma. Para introduzir o conceito, privilegio a observação de temperatura constante durante a fusão; para consolidá-lo, peço cálculo com massa e unidade; para ampliar, comparo materiais ou monto um balanço de energia. A avaliação fica mais útil quando cada item tem uma função clara e o erro observado leva a uma intervenção específica.

Calor de fusão e calor latente de fusão são a mesma coisa?

Na linguagem escolar, calor de fusão pode nomear a energia envolvida na fusão, enquanto calor latente específico de fusão, Lf, é a energia necessária por unidade de massa. Na fórmula Q = mLf, o produto dá a energia total transferida para fundir determinada massa.

Durante a fusão do gelo a temperatura aumenta?

Enquanto gelo e água coexistem em fusão, a temperatura permanece no patamar de fusão nas condições apresentadas. A energia recebida é usada na mudança de estado. Depois que todo o gelo derrete, a água líquida pode voltar a aumentar de temperatura se continuar recebendo energia.

Quando uso Q = mcΔT e quando uso Q = mLf?

Uso Q = mcΔT para calcular energia associada a uma variação de temperatura sem mudança de estado. Uso Q = mLf para a energia de fusão a temperatura constante. Se o gelo começa abaixo de 0 °C e depois derrete, calculo o aquecimento até 0 °C e a fusão como etapas distintas.

Como diagnosticar se a dificuldade é de conceito ou de cálculo?

Peço ao estudante que escolha a fórmula e explique o fenômeno antes de inserir números. Se escolhe calor sensível para gelo a 0 °C, a dificuldade é conceitual; se escolhe Q = mLf, mas erra a multiplicação ou a unidade, reviso cálculo, massa e notação. Uma justificativa curta separa melhor essas hipóteses que o resultado isolado.

Calor de fusão é adequado para uma aula de 6º ano?

Sim, em uma abordagem qualitativa e adequada à turma: identificar a passagem de sólido para líquido, observar o gelo derretendo e discutir que a temperatura pode permanecer constante durante a mudança. Cálculos mais elaborados com calor latente, potência e balanço térmico podem ser reservados para etapas posteriores, conforme o currículo e os conhecimentos prévios.

Que questão devo usar em uma avaliação rápida?

As fichas não classificam nenhuma das oito questões como boa para avaliação rápida. Para esse formato, eu criaria um item curto de reconhecimento ou interpretação, sem várias etapas de cálculo, e usaria como sondagem, não como substituto de uma avaliação mais ampla. As questões existentes são indicadas para prova e atividade, e a maioria também para simulado.

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