Em uma atividade de calorimetria, um recipiente termicamente isolado contém 0,50 kg de gelo a 0 °C e 1,00 kg…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de calorimetria, um recipiente termicamente isolado contém 0,50 kg de gelo a 0 °C e 1,00 kg de água a 100 °C. Considere o calor latente de fusão do gelo igual a 334 kJ/kg e despreze a capacidade térmica do recipiente e as perdas de calor. A água quente fornece calor ao gelo até que ele derreta completamente, sem que seja necessário aquecer a água líquida formada acima de 0 °C. Com base nessas informações, qual é a quantidade mínima de energia que deve ser transferida para derreter completamente o gelo?
- A) 167 kJ
- B) 84 kJ
- C) 501 kJ
- D) 334 kJ
- E) 210 kJ
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique o processo envolvido. O gelo está a 0 °C e deve derreter completamente sem mudar de temperatura, então se trata de mudança de fase (calor latente), e não de aquecimento (calor sensível).
- Use a fórmula do calor latente: Q = m × L, em que m é a massa de gelo e L é o calor latente de fusão.
- Substitua os dados. A massa de gelo é 0,50 kg e L = 334 kJ/kg, logo Q = 0,50 × 334 = 167 kJ.
- Verifique o enunciado. O enunciado pede a energia mínima para derreter o gelo, e a água quente (1,00 kg) apenas fornece essa energia, sem alterar a conta do gelo.
- Compare com o gabarito oficial. A resposta obtida, 167 kJ, coincide com a alternativa A, que é o gabarito oficial.
- Análise das alternativas erradas. B (84 kJ) está errada porque corresponde a uma massa de cerca de 0,25 kg, metade da massa real de gelo. C (501 kJ) está errada porque é o resultado de somar as massas (0,50 + 1,00 = 1,50 kg) antes de multiplicar por L. D (334 kJ) está errada porque é o próprio L, sem multiplicar pela massa de gelo. E (210 kJ) está errada porque corresponde a 0,50 × 4,2 × 100, um aquecimento sensível da massa de gelo, que não se aplica a esta mudança de fase.
💡 Dica: Calcule a energia usando a fórmula Q = m * L.
Alternativa por alternativa
Como o gelo já está a 0 °C, a energia necessária corresponde apenas ao calor latente de fusão. Assim, Q = m · L = 0,50 kg · 334 kJ/kg = 167 kJ. A água a 100 °C é a fonte dessa energia, mas sua massa não altera o calor necessário para fundir o gelo nas condições especificadas.
O aluno provavelmente reduziu a massa de gelo pela metade (usando cerca de 0,25 kg) ou dividiu o resultado por 2 em algum passo, sem justificativa no enunciado.
O aluno somou as massas do gelo e da água (0,50 + 1,00 = 1,50 kg) e multiplicou pelo calor latente, incluindo indevidamente a água quente no cálculo do gelo.
Por que engana: Confundir calor sensivel com calor latente, calculando energia para aquecer gelo ao inves de derreter.
O aluno esqueceu de multiplicar o calor latente pela massa e apresentou apenas o valor de L (334 kJ/kg), ou usou a massa de 1,00 kg da água quente no lugar da massa de gelo.
O aluno tratou o gelo como se fosse aquecido de 0 °C a 100 °C com o calor específico da água (4,2 kJ/kg°C), confundindo calor sensível com calor latente de fusão.
Raio-X da questão
calor de fusão
avaliacao
calor de fusao · transferencia de calor
Revisar o conceito de calor de fusão e suas aplicações.
Confundir calor sensivel com calor latente, calculando energia para aquecer gelo ao inves de derreter.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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