Em uma trilha, uma pessoa ativa um aquecedor descartável de mãos, cujo conteúdo contém ferro em pó e reage com…
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 trilha, uma pessoa ativa um aquecedor descartável de mãos, cujo conteúdo contém ferro em pó e reage com o oxigênio do ar. O gráfico registra a temperatura do aquecedor e a de uma bolsa de controle sem ferro reativo, mantidas lado a lado: no início, ambas estão a 20 °C; após 10 minutos, o aquecedor chega a 38 °C e a bolsa de controle permanece a 20 °C; após 30 minutos, o aquecedor está a 42 °C e, após 60 minutos, a 41 °C. A curva do aquecedor sobe rapidamente no início e depois se aproxima de um patamar, enquanto a da bolsa de controle permanece horizontal. Observe o gráfico descrito. Qual interpretação explica a diferença entre as curvas e o patamar de temperatura do aquecedor?
- A) A oxidação do ferro libera energia térmica e aquece o aquecedor; a bolsa de controle permanece sem aquecer porque perde calor para o ambiente.
- B) A oxidação do ferro libera energia térmica e aquece o aquecedor; o patamar indica que a reação necessariamente cessou após elevar sua temperatura.
- C) O atrito do ferro com o recipiente libera calor, aquecendo o aquecedor; o patamar indica que o movimento das partículas diminui até a reação terminar.
- D) O ferro absorve calor do ambiente, aquecendo o aquecedor; o patamar indica que a temperatura do ambiente se estabiliza durante a reação.
- E) A oxidação do ferro libera energia térmica, aquecendo o aquecedor; o patamar indica que a temperatura se aproxima de um estado estável em relação às trocas de calor com o ambiente.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique o fenômeno central. O aquecedor contém ferro em pó, que reage com o oxigênio do ar (oxidação do ferro). Essa reação é exotérmica, ou seja, libera energia na forma de calor.
- Compare as curvas. A bolsa de controle não tem ferro reativo e permanece a 20 °C, o que mostra que o aquecimento observado vem da reação química e não do ambiente nem de outra fonte. Já o aquecedor sobe de 20 °C para 38 °C em 10 minutos, porque o calor liberado pela oxidação se acumula no sistema.
- Interprete o patamar. Depois de um certo tempo, a temperatura quase não sobe mais (42 °C aos 30 minutos e 41 °C aos 60 minutos). Isso acontece porque o calor produzido pela reação passa a ser perdido para o ambiente na mesma velocidade, ou seja, o sistema se aproxima de um equilíbrio térmico com o meio. A temperatura se estabiliza por causa dessa troca de calor, e não porque a reação parou de forma obrigatória.
- Verifique a alternativa correta, E. Ela associa a liberação de energia térmica pela oxidação ao aquecimento e explica o patamar como uma aproximação de estado estável nas trocas de calor com o ambiente, que é exatamente o que os dados mostram.
- Analise as erradas. A alternativa A está errada porque a bolsa sem aquecimento não é explicada por perda de calor para o ambiente; ela simplesmente não tem reação. A alternativa B está errada porque afirma que a reação necessariamente cessa, o que não é sustentado pelos dados e ignora o papel das trocas de calor. A alternativa C está errada porque atribui o aquecimento ao atrito, que não é a causa do fenômeno. A alternativa D está errada porque o ferro não absorve calor do ambiente: a reação libera calor, e o aquecedor fica mais quente que o ambiente.
💡 Dica: Relacione o aumento de temperatura à oxidação e o patamar às trocas de calor com o ambiente.
Alternativa por alternativa
Aceita corretamente que a oxidação libera calor, mas atribui a ausência de aquecimento da bolsa de controle à perda de calor para o ambiente, quando na verdade ela não tem reação química que produza energia.
Acredita que o patamar significa que a reação parou por completo assim que a temperatura subiu, confundindo estabilização térmica com término da reação química.
Por que engana: Interpretar o patamar como prova de que a reação necessariamente cessou.
Atribui o aquecimento ao atrito do ferro com o recipiente, uma explicação do senso comum, e confunde o patamar com a diminuição do movimento das partículas.
Supõe que o ferro absorve calor do ambiente, invertendo o sentido do fluxo de energia em uma reação exotérmica, e interpreta o patamar como estabilização da temperatura ambiente.
A elevação de temperatura apenas no aquecedor indica liberação de energia associada à oxidação do ferro. A aproximação de um patamar é compatível com a redução da diferença entre a temperatura do aquecedor e a do ambiente, não sendo evidência de que a reação necessariamente cessou.
Raio-X da questão
Reação exotérmica e equilíbrio térmico dinâmico
avaliacao
Reações de oxidação · Transferência de calor e temperatura
Oxidação do ferro e transferência de calor
Interpretar o patamar como prova de que a reação necessariamente cessou.
Consumo e descarte de produtos de uso cotidiano
cotidiano
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