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Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 128 — Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afe…

ENEM 2020 Questão 128

Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam-se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico $4{,}0\ \text{kJ}\ \text{kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$ e a densidade $1\ \text{kg}\ \text{L}^{-1}$.

Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?

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Resolução

Resposta correta: Letra C — 0,9°C

A questão aborda o conceito de calorimetria, especificamente a relação entre energia térmica, massa, calor específico e variação de temperatura. O problema pede para calcular quanto a temperatura da água do aquário diminui em 1 hora sem aquecimento, sabendo que o sistema de aquecimento compensa exatamente a perda de calor (taxa de resfriamento) com 50 W. Primeiro, calcula-se a energia que deixa de ser fornecida em 1 hora: $E = P \times t = 50\ \text{W} \times 3600\ \text{s} = 180\ 000\ \text{J} = 180\ \text{kJ}$. Depois, determina-se a massa de água: $m = 50\ \text{L} \times 1\ \text{kg/L} = 50\ \text{kg}$. Usando a equação $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$, temos $\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c} = \frac{180\ \text{kJ}}{50\ \text{kg} \times 4,0\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K}} = \frac{180}{200} = 0,9\ ^\circ\text{C}$. Assim, a queda de temperatura mais próxima é 0,9°C, alternativa C.

Comentários por alternativa

  1. A 4,0ºC
    A alternativa A (4,0°C) superestima a queda de temperatura, provavelmente desconsiderando a relação correta entre energia, massa e calor específico.
  2. B 3,6°C
    A alternativa B (3,6°C) também é um valor muito alto, indicando erro semelhante ao da alternativa A, talvez confundindo unidades ou não considerando o calor específico corretamente.
  3. C 0,9°C
    A alternativa C (0,9°C) está correta, pois segue o cálculo adequado: energia perdida em 1 h (180 kJ) dividida pelo produto da massa da água (50 kg) e seu calor específico (4,0 kJ/kg·K), resultando em uma queda de 0,9°C.
  4. D 0,6°C
    A alternativa D (0,6°C) subestima a queda de temperatura, provavelmente devido a erro de cálculo ou arredondamento inadequado.
  5. E 0,3°C
    A alternativa E (0,3°C) é ainda menor e incorreta, mostrando erro conceitual ou de cálculo na aplicação da fórmula de calor sensível.

Flashcards

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

1 / 7
1. O que é calor específico?
É a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C (ou 1 K) a temperatura de 1 kg de uma substância.
2. Como se calcula a variação de temperatura usando calor sensível?
Usa-se a fórmula $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$, isolando $\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}$.
3. Qual a relação entre potência, energia e tempo?
Potência é a razão entre energia e tempo: $P = \frac{E}{t}$, logo $E = P \times t$.
4. Por que a densidade da água é importante neste cálculo?
Permite converter o volume do aquário em massa, essencial para aplicar a fórmula de calor sensível.
5. Por que usamos o calor específico da água em kJ/kg·K?
Porque facilita o cálculo quando a energia está em kJ e a massa em kg, evitando conversões adicionais.
6. O que representa o valor de 50 W do aquecedor?
É a potência necessária para equilibrar a perda de calor do aquário, mantendo a temperatura constante.
7. O que aconteceria se o aquecedor fosse mais potente?
A água poderia aquecer acima da faixa ideal, pois a energia fornecida superaria a perda térmica.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.