Exercícios de calor latente: questões resolvidas para Física

Quando comecei a dar aulas de calorimetria, meu maior problema não era explicar a teoria. Era encontrar exercícios que fossem além da conta simples de Q = mc·ΔT e que exigissem os alunos pensarem sobre o que acontece quando a temperatura não muda. Na minha turma do 2º ano, a dúvida recorrente era sempre a mesma: por que o gelo derrete a 0 °C sem esquentar? Foi nesse vazio que comecei a montar listas próprias de calor latente.

Neste texto eu reúno seis questões reais de calor latente, todas resolvidas, com gabarito comentado e explicação de cada alternativa errada. Use como material de aula, como lista de revisão ou como ponto de partida para criar as suas. Se quiser agilizar essa parte, a página inicial do GeraProva gera provas assim com IA, e você pode começar com o cadastro grátis.

O que é calor latente?

Calor latente é a quantidade de energia térmica que uma substância absorve ou libera durante uma mudança de estado físico, sem que sua temperatura varie. A fórmula central é Q = m · L, em que Q é a energia em joules, m é a massa em quilogramas e L é o calor latente específico da substância, medido em J/kg. Na fusão e na vaporização, a energia é absorvida; na solidificação e na condensação, é liberada. No GeraProva, as questões de calorimetria costumam trazer esse conceito associado a uma situação concreta, como gelo em calorímetro ou água em ebulição, o que aproxima o aluno do fenômeno real. A ideia central é simples: a energia está sendo usada para romper ligações entre as partículas, e não para aumentar a agitação térmica.

Essa distinção é o ponto que mais gera erro. Muitos alunos acham que, quando a temperatura não sobe, não há troca de energia. Na prática, há troca intensa, só que ela vai para a mudança de estado.

Como identificar calor latente em um gráfico de aquecimento?

Em um gráfico de temperatura por calor fornecido, o calor latente aparece como um patamar horizontal: a temperatura permanece constante enquanto o calor continua entrando. Os trechos inclinados correspondem ao aquecimento ou resfriamento de uma fase, com calor específico; os patamares correspondem às mudanças de estado, com calor latente. Essa leitura é uma habilidade que vale ensinar explicitamente, porque muitos alunos olham apenas para a inclinação e esquecem o significado do platô.

Quando trabalho esse tema, peço que os alunos desenhem o gráfico à mão antes de resolver qualquer questão. Basta marcar onde a temperatura para de subir e onde volta a subir. Isso transforma uma leitura abstrata em algo visual.

Passo a passo para interpretar o gráfico

• Localize os trechos inclinados e identifique a fase de cada um (sólida, líquida ou gasosa).
• Localize os patamares horizontais: são as mudanças de estado.
• Associe cada patamar à energia Q = m · L da mudança correspondente.
• Confira se a temperatura do patamar coincide com a temperatura de fusão ou ebulição da substância.

Quais questões de calor latente usar em sala?

Na minha experiência, uma boa lista combina três níveis: questões de aplicação direta da fórmula, questões de interpretação de gráfico e questões que pedem análise crítica de resultados experimentais. As seis questões a seguir cobrem esses três níveis. Elas vieram da base de questões do GeraProva, e cada uma traz dados de BNCC e de nível cognitivo, o que ajuda a planejar a sequência de estudo. Ao final de cada questão, a ficha técnica completa aparece para você conferir.

Em turmas de ensino médio, sugiro resolver as questões 2 e 4 primeiro, que são de aplicação direta, e deixar a 3 e a 5 para quando os alunos já dominarem a leitura de gráficos e de conservação de energia.

Questões prontas com gabarito comentado

Questão 1: estimativa do calor latente de fusão do gelo

Em uma aula de Física, estudantes colocaram 0,500 kg de gelo inicialmente a 0 °C em um calorímetro. Um aquecedor forneceu 1,00 × 105 J ao sistema até que todo o gelo se transformasse em água, ainda a 0 °C. O calorímetro não era perfeitamente isolado. Para a água, considera-se como referência o calor latente de fusão de 3,34 × 105 J/kg.

Considerando que a energia medida pelo aquecedor foi utilizada para estimar o calor latente de fusão, calcule esse valor para o gelo analisado e avalie sua comparação com o valor de referência.

• ❌ A) L = 2,50 × 10⁵ J/kg; a energia fornecida é dividida por uma massa incorreta. — Esse resultado corresponderia ao uso de 0,400 kg na divisão, embora a massa informada seja 0,500 kg.
• ❌ B) L = 5,00 × 10⁴ J/kg; o valor resulta de dividir a energia fornecida pela massa e por dois. — O estudante introduz um fator dois sem justificativa física na relação Q = mL.
• ❌ C) L = 1,00 × 10⁵ J/kg; a massa é considerada numericamente igual a um quilograma. — O estudante divide a energia por 1 kg em vez de utilizar a massa experimental de 0,500 kg.
• ✅ D) L = 2,00 × 10⁵ J/kg; o valor obtido é menor que o de referência, indicando perdas de calor ou incertezas experimentais. — Durante a fusão, a temperatura permanece constante e vale a relação Q = mL. Assim, L = Q/m = (1,00 × 10⁵ J)/(0,500 kg) = 2,00 × 10⁵ J/kg. Como esse resultado é menor que 3,34 × 10⁵ J/kg, a diferença pode ser atribuída às perdas de calor e às incertezas da medição, coerentes com o fato de o calorímetro não ser perfeitamente isolado.
• ❌ E) L = 3,34 × 10⁵ J/kg; o valor de referência substitui o resultado da medição. — O estudante repete o valor tabelado e desconsidera os dados experimentais de energia e massa fornecidos no texto.

Dica de resolução: use a fórmula Q = m · L para calcular L. Conceito central: calor latente de fusão. Conceito para revisão: revisar a fórmula do calor latente e suas aplicações. BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Analisar, com raciocínio crítico.

Questão 2: mudança de estado da água na ebulição

Em uma atividade sobre o uso de energia térmica, um estudante aqueceu 100 g de água até atingir o ponto de ebulição, a 100 °C, ao nível do mar. Em seguida, manteve o aquecimento até que toda a água se transformasse em vapor. Considere que, durante a transformação, a temperatura permaneceu constante e que o calor latente de vaporização da água é 2 260 J/g. Despreze as perdas de energia para o ambiente.

Com base nessas informações, a mudança de estado físico e a quantidade de energia absorvida pela água são, respectivamente,

• ❌ A) Sublimação, 226 000 J. — Esse resultado emprega a energia correta, mas identifica incorretamente a transformação como sublimação. Sublimação é a passagem direta do estado sólido para o gasoso, sem a etapa líquida.
• ✅ B) Vaporização, 226 000 J. — Como a água passou do estado líquido para o estado gasoso ao atingir a ebulição, ocorreu vaporização. Como a temperatura permaneceu constante durante a mudança de estado, calcula-se a energia pela expressão Q = mL. Assim, Q = 100 g × 2 260 J/g = 226 000 J.
• ❌ C) Condensação, 226 000 J. — Esse resultado decorre da identificação incorreta do sentido da mudança de estado. Condensação é a passagem do estado gasoso para o líquido, enquanto o texto descreve a passagem do líquido para o vapor.
• ❌ D) Fusão, 226 000 J. — Esse resultado usa a energia calculada corretamente, mas classifica equivocadamente a transformação como fusão. Fusão é a passagem do estado sólido para o líquido.
• ❌ E) Vaporização, 2 260 J. — Esse resultado identifica corretamente a mudança de estado, mas aplica o calor latente a apenas 1 g de água, desconsiderando a massa de 100 g informada no texto.

Dica de resolução: identifique a mudança de estado e calcule a energia necessária. Conceito central: mudança de estado físico. Conceito para revisão: revisar os conceitos de mudança de estado e cálculo de energia. BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Compreender, com raciocínio dedutivo.

Questão 3: intervalo do calor latente de vaporização em um gráfico

O gráfico ao lado, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele fornecido.

Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor específico e do calor latente das substâncias estudadas.

Assinale a alternativa que fornece corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização desse líquido. (UFPR 2013)

• ❌ A) AB. — Errada. O intervalo AB corresponde à fase inicial, onde a temperatura está abaixo do ponto de fusão, não representando calor latente.
• ❌ B) BD. — Errada. O intervalo BD inclui a subida da temperatura e o início da mudança de fase, não representando apenas o calor latente.
• ✅ C) DE. — CORRETA. O intervalo DE é o trecho do gráfico onde a temperatura permanece constante enquanto o calor é fornecido, caracterizando o calor latente de vaporização.
• ❌ D) CD. — Errada. O intervalo CD corresponde ao aquecimento do líquido, com variação de temperatura, não ao calor latente.

Dica de resolução: analise o gráfico para identificar o intervalo de temperatura constante que indica o calor latente. Conceito central: calor latente e aquecimento. Conceito para revisão: estude o conceito de calor latente e interpretação de gráficos de aquecimento. BNCC: EM13CNT204. Nível de Bloom: Compreender, com raciocínio interpretativo.

Questão 4: energia para derreter uma amostra de gelo

Em uma atividade de Física, uma turma utiliza um recipiente térmico para estudar a mudança de estado da água. Uma amostra de gelo, inicialmente a 0 °C, tem massa de 100 g. Para derreter completamente essa amostra, sem variar sua temperatura, é necessário fornecer energia exclusivamente na forma de calor latente. Considere que o calor latente específico de fusão do gelo é 334 J/g.

Com base nas informações do texto, qual é a quantidade de energia necessária para derreter completamente a amostra de gelo?

• ❌ A) 334 J — Resulta de utilizar apenas o valor do calor latente específico, sem multiplicá-lo pela massa da amostra.
• ✅ B) 33.400 J — Na fusão, a energia necessária é calculada por Q = m · L, em que m é a massa e L é o calor latente específico de fusão. Assim, Q = 100 g · 334 J/g = 33.400 J.
• ❌ C) 66.800 J — Resulta de duplicar indevidamente a energia calculada, como se fossem necessárias duas amostras de 100 g para a fusão.
• ❌ D) 3.340 J — Resulta de considerar equivocadamente que a massa é 10 g, realizando 10 · 334 J/g, em vez de utilizar os 100 g informados no texto.
• ❌ E) 16.700 J — Resulta de calcular a energia usando metade da massa informada, como se apenas 50 g de gelo precisassem derreter.

Dica de resolução: calcule a energia multiplicando a massa pelo calor específico de fusão. Conceito central: calor de fusão. Conceito para revisão: revisar o conceito de calor específico e fusão de substâncias. BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Aplicar, com raciocínio indutivo.

Questão 5: transferência de calor sem ar no recipiente

Em uma experiência de calorimetria, os corpos A, B e C, que possuem massas, temperaturas e energias térmicas distintas, são colocados em um recipiente isolante térmico e de paredes rígidas, suspensos por fios ideais, conforme a ilustração abaixo.

Em seguida, através da válvula V, retira-se grande parte do ar do interior do recipiente. A partir desse instante, predomina um processo de transferência de calor entre os corpos, o que altera os valores de determinada grandeza física.

O referido processo de transferência de calor e a grandeza física em questão são, respectivamente: (UERJ 2021)

• ❌ A) irradiação – massa — Errada. A massa dos corpos não se altera no processo de transferência de calor, e a transferência por irradiação é correta, mas a grandeza física indicada está incorreta.
• ❌ B) convecção – massa — Errada. A convecção depende da presença de um fluido (ar), que foi retirado, e a massa não é a grandeza que varia.
• ✅ C) irradiação – temperatura — CORRETA. Com a retirada do ar, a transferência de calor ocorre principalmente por irradiação, e a grandeza física que varia é a temperatura dos corpos.
• ❌ D) convecção – temperatura — Errada. A convecção não ocorre sem ar, e apesar da temperatura variar, o modo de transferência indicado está incorreto.

Dica de resolução: identifique o tipo de transferência de calor e a grandeza física afetada. Conceito central: transferência de calor, irradiação, temperatura. Conceito para revisão: estude os modos de transferência de calor e suas grandezas associadas. BNCC: EM13CNT203. Nível de Bloom: Compreender, com raciocínio dedutivo.

Questão 6: ciclo de fusão e solidificação em painéis térmicos

Durante a reforma de uma escola, foram instalados painéis com 5 kg de um material que muda de estado físico a 28 graus Celsius. Nas horas mais quentes, o material sólido funde e ajuda a reduzir o aquecimento das salas. À noite, ele volta a se solidificar. A energia envolvida na mudança de estado é de 180 kJ por quilograma, e os painéis permanecem fechados durante todo o ciclo.

Qual alternativa representa corretamente as transformações de energia e a conservação da massa em um ciclo completo de fusão e solidificação desse material?

• ❌ A) Na fusão, o material absorve 900 kJ e aumenta sua massa; na solidificação, libera energia e retorna à massa inicial. — Confunde absorção de energia com entrada de matéria. No modelo químico escolar, a mudança de estado não altera a massa do material no painel fechado.
• ✅ B) Na fusão, o material absorve 900 kJ e, na solidificação, libera 900 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo. — A alternativa calcula corretamente a energia e relaciona a fusão à absorção de energia e a solidificação à liberação, sem alteração da massa.
• ❌ C) Na fusão, o material absorve 36 kJ e, na solidificação, libera 36 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo. — Divide 180 kJ por 5 kg, quando deveria multiplicar a energia por quilograma pela massa total do material.
• ❌ D) Na fusão, o material absorve 900 kJ e, na solidificação, libera uma quantidade menor, embora permaneça com 5 kg durante o ciclo. — Supõe que parte da energia desaparece no ciclo. Para a mesma massa e a mesma mudança de estado, os módulos das energias de fusão e solidificação são iguais.
• ❌ E) Na fusão, o material libera 900 kJ e, na solidificação, absorve 900 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo. — Inverte os fluxos de energia: a fusão é endotérmica e a solidificação é exotérmica.

Dica de resolução: calcule Q = mL e considere que a solidificação libera a mesma energia absorvida na fusão. Conceito central: calor latente e conservação da massa. Conceito para revisão: fusão, solidificação e energia envolvida na mudança de estado. BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Analisar, com raciocínio dedutivo.

Como usar essas questões na sua rotina?

Minha sugestão prática é transformar essas seis questões em uma atividade de três etapas. Primeiro, os alunos resolvem sozinhos sem ver o gabarito. Depois, em duplas, comparam as respostas e tentam justificar as alternativas erradas, que é onde mais aprendem. Por fim, faço uma rodada oral em que cada aluno explica uma questão para a turma. Notei que, com essa dinâmica, os erros de confundir Q = mc·ΔT com Q = mL diminuem bastante em poucas semanas.

Outra vantagem é que as alternativas erradas foram pensadas como erros típicos, como esquecer a massa, dividir em vez de multiplicar ou inverter o sentido da mudança de estado. Isso permite que você use as explicações dos distratores como diagnóstico, identificando qual confusão cada aluno tem.

Como adaptar para outras turmas

• Troque os valores numéricos para criar variações e evitar que a turma copie resultados.
• Peça que os alunos inventem uma sexta alternativa para cada questão, com um erro conceitual de sua escolha.
• Use o gráfico da questão 3 como ponto de partida para uma atividade prática com água aquecida em béquer, medindo a temperatura a cada minuto.

Vale a pena criar suas próprias questões de calor latente?

Sim, e essa é a parte que mais me ajudou a fixar o conteúdo. Quando o professor escreve a questão, ele precisa pensar em qual erro quer provocar, e isso aprofunda a compreensão do próprio tema. Ainda assim, o tempo de criação é o principal gargalo. Por isso uso o GeraProva para gerar uma primeira versão, que reviso e adapto à minha turma. Você pode fazer o mesmo com o cadastro grátis e montar sua lista em minutos, mantendo o controle sobre o conteúdo.

Este material é uma sugestão de estudo e não substitui o planejamento pedagógico da sua escola. Se quiser testar a geração de provas com questões de calor latente e outros temas de Física, o GeraProva está disponível para professores que querem economizar tempo sem abrir mão da qualidade. Experimente e ajuste à sua realidade.