Duas garrafas plásticas de 20 g partem de 25 °C: PET (unidade C10H8O4, Tm=250 °C, Cp=1,0 J·g?¹·K?¹, ?Hfus=100…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Duas garrafas plásticas de 20 g partem de 25 °C: PET (unidade C10H8O4, Tm=250 °C, Cp=1,0 J·g?¹·K?¹, ?Hfus=100 J·g?¹) e HDPE ((C2H4)n, Tm=130 °C, Cp=1,9 J·g?¹·K?¹, ?Hfus=250 J·g?¹). Energia Q para aquecer+fundir cada uma: qual requer menos J?
- A) HDPE precisa menos energia (~4,5 kJ) devido a menor ?T.
- B) PET precisa menos energia (~6,5 kJ) que HDPE (~9,0 kJ).
- C) Impossível comparar sem conhecer densidades e cristalinidade.
- D) Ambos requerem praticamente a mesma energia (~8 kJ).
- E) PET exige mais energia por ter Tm maior, logo >10 kJ.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa de cada garrafa: 20 g. PET: Cp = 1,0 J/(g·K), calor de fusão = 100 J/g, Tm = 250 °C. HDPE: Cp = 1,9 J/(g·K), calor de fusão = 250 J/g, Tm = 130 °C. Ambas partem de 25 °C.
- Calcule a energia do PET. Aquecimento de 25 °C até 250 °C: ΔT = 225 K, então Q1 = 20 × 1,0 × 225 = 4500 J. Fusão: Q2 = 20 × 100 = 2000 J. Total do PET: 4500 + 2000 = 6500 J, ou seja, cerca de 6,5 kJ.
- Calcule a energia do HDPE. Aquecimento de 25 °C até 130 °C: ΔT = 105 K, então Q1 = 20 × 1,9 × 105 = 3990 J. Fusão: Q2 = 20 × 250 = 5000 J. Total do HDPE: 3990 + 5000 = 8990 J, ou seja, cerca de 9,0 kJ.
- Compare. O PET requer cerca de 6,5 kJ e o HDPE cerca de 9,0 kJ, logo o PET precisa de menos energia. Isso confirma a alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A: o HDPE precisa de mais energia, não de menos, pois o calor latente de fusão de 250 J/g pesa muito. C: a energia depende apenas de massa, Cp, ΔT e calor de fusão, todos fornecidos, então a comparação é possível sem densidade ou cristalinidade. D: os valores são diferentes (6,5 kJ e 9,0 kJ), não praticamente iguais. E: a energia total do PET não é maior, pois ele tem ΔT maior mas calor de fusão menor e Cp menor.
💡 Dica: Calcule a energia necessária para aquecer e fundir cada material.
Alternativa por alternativa
Concluiu que menor variação de temperatura implica menor energia total, ignorando o calor latente de fusão do HDPE (250 J/g), que é o maior termo da soma.
Por que engana: Confundir a quantidade de energia necessária para aquecer com a energia de fusão, desconsiderando a temperatura de fusão dos materiais.
Cálculo: PET Q=20·1·225 +20·100=6500 J; HDPE Q=20·1.9·105 +20·250˜8990 J.
Acreditou que a densidade e a cristalinidade seriam necessárias para calcular a energia, quando o enunciado já fornece massa, Cp, Tm e calor de fusão.
Somou os termos de forma incorreta ou inverteu a massa ou o Cp em algum cálculo, chegando a valores próximos entre si, quando os totais reais são 6,5 kJ e 9,0 kJ.
Assumiu que temperatura de fusão mais alta leva automaticamente a mais energia, sem perceber que o que pesa é a variação de temperatura combinada com o calor de fusão, e o PET tem calor de fusão baixo.
Raio-X da questão
calor específico e fusão
avaliacao
calor específico · fusão
Revisar cálculos de calor específico e fusão de substâncias.
Confundir a quantidade de energia necessária para aquecer com a energia de fusão, desconsiderando a temperatura de fusão dos materiais.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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