ACAFE 2022 (Inverno) — questão 31 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o calor total para levar 50 g de gelo de −15 °C até água líquida a 25 °C.

Passo 1 — as três etapas. O gelo não derrete antes de chegar a 0 °C, e a água só esquenta depois que todo o gelo derreteu. São três parcelas: aquecer o gelo, fundir o gelo e aquecer a água.

Passo 2 — aquecer o gelo de −15 °C a 0 °C (calor sensível, $Q = mc\Delta\theta$):

$$Q_1 = 50 \times 0{,}5 \times 15 = 375\ \text{cal}$$

Passo 3 — fundir o gelo a 0 °C (calor latente, $Q = mL$, temperatura parada):

$$Q_2 = 50 \times 80 = 4000\ \text{cal}$$

Passo 4 — aquecer a água de 0 °C a 25 °C:

$$Q_3 = 50 \times 1 \times 25 = 1250\ \text{cal}$$

Passo 5 — somar:

$$Q = 375 + 4000 + 1250$$

$$Q = 5625\ \text{cal}$$

O defeito do enunciado: todos os dados estão em calorias, e a conta dá 5 625 cal. As alternativas, porém, estão em joules. Convertendo (1 cal ≈ 4,18 J), o calor é de cerca de 23 500 J (≈ 23,5 kJ), valor que não aparece. O número 5 625 está na alternativa D, mas com a unidade errada: 5 625 J seriam só uns 1 345 cal.

⚠️ A armadilha: esquecer uma das etapas. Sem o aquecimento do gelo, sobram 5 250; sem a fusão, só 1 625. A fusão é a parcela maior, de longe: derreter o gelo custa mais que todo o resto junto.

A ideia em uma frase: de gelo abaixo de zero a água morna: aquece o gelo, derrete (temperatura parada) e aquece a água, somando as três parcelas.

Resposta: questão anulada pela ACAFE no gabarito oficial. A física dá 5 625 cal (o número da alternativa D); o defeito é a unidade: as alternativas estão em joules, e 5 625 cal correspondem a cerca de 23,5 kJ, que não está entre as opções.