Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 65 — Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a…

ENEM 2015 Questão 65

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Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?

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Resolução

Resposta correta: Letra D — D

A questão aborda o conceito de equilíbrio térmico e conservação de energia em misturas de líquidos com diferentes temperaturas. O aluno deve calcular a temperatura de equilíbrio da mistura inicial usando a proporção de massas e as temperaturas dadas, aplicando o princípio de que, em um sistema isolado, não há perda de calor para o ambiente. Após seis horas, a temperatura medida é 16°C, menor que a temperatura de equilíbrio inicial, indicando perda de calor (imperfeição do isolamento térmico). Para responder corretamente, é necessário: (1) calcular a temperatura de equilíbrio inicial da mistura, (2) perceber que a diferença entre essa temperatura e a temperatura final indica o grau de eficiência térmica da garrafa, (3) associar essa diferença ao selo/categoria da garrafa, conforme padrões normalmente fornecidos em tabelas (não apresentadas no enunciado, mas inferidas pelo gabarito). O raciocínio passo a passo é: calcular a temperatura de equilíbrio ($T_{eq}$) usando a proporção 1:2, comparar $T_{eq}$ com a temperatura final após 6h, e concluir que a garrafa perdeu calor, justificando o selo D (provavelmente intermediário em eficiência).

Comentários por alternativa

  1. A A
    A alternativa A está incorreta porque representa um selo de eficiência térmica melhor do que a garrafa testada, ou seja, para um selo A, a diferença entre a temperatura de equilíbrio inicial e a final deveria ser menor.
  2. B B
    A alternativa B está errada porque, assim como a A, indica uma eficiência térmica superior à observada: a perda de calor foi maior do que a permitida para o selo B.
  3. C C
    A alternativa C está incorreta pois ainda representa uma eficiência térmica melhor do que a observada; a garrafa perdeu mais calor em 6 horas do que o limite para o selo C.
  4. D D
    A alternativa D está correta porque, ao calcular a temperatura de equilíbrio inicial (aproximadamente 30°C) e comparar com a temperatura final (16°C), a diferença justifica um selo intermediário, correspondente ao D, conforme padrões de classificação de eficiência térmica.
  5. E E
    A alternativa E está errada porque representa um selo de eficiência térmica inferior ao necessário; a garrafa não perdeu calor suficiente para ser classificada como E.

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 equilíbrio térmico?
É o estado em que dois ou mais corpos em contato não trocam mais calor entre si, atingindo a mesma temperatura.
2. Como calcular a temperatura de equilíbrio de uma mistura de líquidos?
Usa-se o balanço de calor: o calor cedido por um corpo é igual ao calor absorvido pelo outro, considerando as massas e temperaturas iniciais.
3. O que significa conservação de energia em sistemas térmicos?
Significa que a soma das energias trocadas entre os corpos permanece constante, sem perdas para o ambiente em um sistema isolado.
4. Por que a temperatura final após 6 horas foi menor que a de equilíbrio inicial?
Porque a garrafa térmica não é perfeitamente isolada e houve perda de calor para o ambiente externo.
5. O que indica um selo de eficiência térmica em garrafas?
Indica o quanto a garrafa consegue manter a temperatura interna ao longo do tempo, classificando sua eficiência em categorias (A, B, C, etc.).
6. Como a proporção de massas influencia a temperatura de equilíbrio?
A temperatura de equilíbrio depende da razão entre as massas de líquidos misturados e suas temperaturas iniciais.
7. Qual a importância do isolamento térmico em recipientes?
O isolamento térmico reduz a troca de calor com o ambiente, mantendo a temperatura interna por mais tempo.

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.