ENEM 2009 PPL — questão 36 de Física
Enunciado em texto
Na natureza, a água, por meio de processos físicos, passa pelas fases líquida, gasosa e sólida perfazendo o ciclo hidrológico. A distribuição da água na Terra é condicionada por esse ciclo, e as mudanças na temperatura do planeta poderão influenciar as proporções de água nas diferentes fases desse ciclo. O diagrama abaixo mostra as transformações de fase pelas quais a água passa, ao ser aquecida com o fornecimento de energia a uma taxa constante.
[Gráfico: Temperatura (°C) no eixo vertical, com as marcas 0 °C e 100 °C, × Energia fornecida a uma taxa constante no eixo horizontal. A curva sobe rapidamente até 0 °C, fica horizontal num trecho curto marcado “gelo derretendo”, sobe em linha reta até 100 °C, fica horizontal num trecho bem mais longo marcado “água vaporizando” e depois volta a subir.]
Considerando-se o diagrama de mudanças de fases da água e sabendo-se que os calores latentes de fusão e de vaporização da água valem, respectivamente, 80 cal/g e 540 cal/g, conclui-se que
a) a temperatura da água permanece constante durante os processos de mudança de fase.
b) a energia necessária para fundir 10 g de gelo é maior que a necessária para evaporar a mesma massa de água.
c) a água, para mudar de fase, libera energia a uma taxa de 540 cal/g quando a temperatura aumenta de 0 °C até 100 °C.
d) a temperatura da água varia proporcionalmente à energia que ela recebe, ou seja, 80 cal/g durante o processo de fusão.
e) a temperatura da água varia durante o processo de vaporização porque ela está recebendo uma quantidade de energia constante.
(Enunciado e figura: ENEM 2009 PPL (2ª aplicação), Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que o gráfico de aquecimento da água mostra sobre as mudanças de fase.
Passo 1 — ler os patamares. Nos trechos horizontais (“gelo derretendo” a 0 °C e “água vaporizando” a 100 °C), a água continua recebendo energia, mas a temperatura não muda. Essa energia (calor latente) é usada para desfazer as ligações entre as moléculas e mudar a fase, e não para aumentar a agitação delas. Isso é a alternativa A.
Passo 2 — conferir a (B) com números, para 10 g:
Fundir gasta menos que vaporizar. Por isso o patamar de vaporização no gráfico é bem mais longo.
Por que não as outras: (C) na fusão e na vaporização a água absorve energia, não libera; e os 540 cal/g valem na vaporização, a 100 °C, não no aquecimento de 0 °C a 100 °C. (D) durante a fusão a temperatura não varia; os 80 cal/g são a energia para fundir cada grama. (E) durante a vaporização a temperatura fica constante, mesmo recebendo energia.
⚠️ A armadilha: pensar que receber energia sempre esquenta. Durante a mudança de fase, toda a energia vai para a troca de fase, e o termômetro fica parado.
A ideia em uma frase: nas mudanças de fase de uma substância pura, a energia recebida muda a fase e a temperatura fica constante: são os patamares do gráfico.
Resposta: alternativa A (temperatura constante durante as mudanças de fase).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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