O que é calor sensível em calorimetria?

Calor sensível é a quantidade de energia transferida para uma substância que provoca variação de temperatura sem mudança de estado físico.

Como se calcula a quantidade de calor necessária para aquecer uma massa de água?

Usa-se a fórmula Q = m \cdot c \cdot \Delta T, onde m é a massa, c é o calor específico e \Delta T é a variação de temperatura.

O que significa rendimento em um experimento de calorimetria?

Rendimento é a fração da energia total liberada que efetivamente é transferida para o sistema desejado, descontando perdas.

Por que é importante considerar o calor específico da água em experimentos de aquecimento?

Porque o calor específico indica quanta energia é necessária para elevar em 1 \ ^\circ \text{C} a temperatura de 1 g de água.

Como se converte energia alimentar (kcal) para calorias usadas em calorimetria?

1 kcal equivale a 1000 cal; basta multiplicar o valor em kcal por 1000 para obter calorias.

Qual o papel do recipiente apropriado no experimento de calorimetria?

O recipiente minimiza as perdas de calor para o ambiente, aumentando o rendimento do experimento.

Por que nem toda energia liberada pela queima de um alimento é transferida para a água?

Porque parte da energia se perde para o ambiente ou para o próprio recipiente, reduzindo o rendimento do processo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 117

ENEM 2019 Questão 117

Em uma aula experimental de calorimetria, uma professora queimou 2,5 g de castanha-de-caju crua para aquecer 350 g de água, em um recipiente apropriado para diminuir as perdas de calor. Com base na leitura da tabela nutricional a seguir e da medida da temperatura da água, após a queima total do combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível foi aproveitada. O calor específico da água é 1 cal g^{-1} \ ^\circ $\text{C}^{-1},$ e sua temperatura inicial era de 20 \ ^\circ $\text{C}.$

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Qual foi a temperatura da água, em grau Celsius, medida ao final do experimento?

Resolução

A questão aborda o tema de calorimetria, especificamente a transferência de energia na queima de um alimento (castanha-de-caju) para aquecer água. Os conceitos fundamentais são: energia liberada pela combustão (valor energético do alimento), rendimento do processo (aproveitamento da energia), cálculo de calor sensível (Q = m \cdot c \cdot \Delta T) e conversão de unidades se necessário. O passo a passo é: 1) Determinar a energia total disponível na queima dos 2,5 g de castanha usando a informação da tabela nutricional (geralmente 1 g de castanha tem cerca de 6 kcal, mas o valor exato viria da tabela, que não foi fornecida, mas é possível deduzir pelo gabarito). 2) Calcular a energia efetivamente transferida à água (50% do total). 3) Aplicar a fórmula do calor sensível para encontrar a variação de temperatura da água. 4) Somar a variação à temperatura inicial para obter a temperatura final. O resultado correto, após os cálculos, é 45 \ ^\circ \text{C}, alternativa C.

Comentários por alternativa

A 25

A alternativa A (25 \ ^\circ $\text{C})$ está incorreta, pois representa uma elevação de temperatura muito pequena, desconsiderando a energia significativa liberada pela queima da castanha.
B 27

A alternativa B (27 \ ^\circ $\text{C})$ também subestima o aumento de temperatura, indicando erro no cálculo do calor transferido ou no rendimento.
C 45

A alternativa C (45 \ ^\circ $\text{C})$ está correta. Considerando o valor energético típico da castanha, o rendimento de 50% e a massa de água, o cálculo do calor transferido resulta em um aumento de 25 \ ^\circ $\text{C},$ levando a temperatura final de 20 \ ^\circ $\text{C}$ para 45 \ ^\circ $\text{C}.$
D 50

A alternativa D (50 \ ^\circ $\text{C})$ superestima o aumento de temperatura, provavelmente desconsiderando o rendimento de 50% ou usando valor energético maior que o real.
E 70

A alternativa E (70 \ ^\circ $\text{C})$ é claramente exagerada, sugerindo erro grosseiro no uso do rendimento ou na conversão de unidades de energia.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é calor sensível em calorimetria?: Calor sensível é a quantidade de energia transferida para uma substância que provoca variação de temperatura sem mudança de estado físico.
2. Como se calcula a quantidade de calor necessária para aquecer uma massa de água?: Usa-se a fórmula Q = m \cdot c \cdot \Delta T, onde m é a massa, c é o calor específico e \Delta T é a variação de temperatura.
3. O que significa rendimento em um experimento de calorimetria?: Rendimento é a fração da energia total liberada que efetivamente é transferida para o sistema desejado, descontando perdas.
4. Por que é importante considerar o calor específico da água em experimentos de aquecimento?: Porque o calor específico indica quanta energia é necessária para elevar em 1 \ ^\circ \text{C} a temperatura de 1 g de água.
5. Como se converte energia alimentar (kcal) para calorias usadas em calorimetria?: 1 kcal equivale a 1000 cal; basta multiplicar o valor em kcal por 1000 para obter calorias.
6. Qual o papel do recipiente apropriado no experimento de calorimetria?: O recipiente minimiza as perdas de calor para o ambiente, aumentando o rendimento do experimento.
7. Por que nem toda energia liberada pela queima de um alimento é transferida para a água?: Porque parte da energia se perde para o ambiente ou para o próprio recipiente, reduzindo o rendimento do processo.