ENEM 2014 (3ª aplicação) — questão 73 de Física
Enunciado em texto
O aquecimento de água em residências com o uso de energia solar é uma alternativa ao uso de outras fontes de energia. A radiação solar, ao incidir nas placas, promove o aquecimento da água. O cobre é um dos materiais empregados na produção dos tubos que conduzem a água nos coletores solares. Outros materiais poderiam também ser empregados.
A tabela a seguir apresenta algumas propriedades de metais que poderiam substituir o cobre:
| Propriedades | Alumínio | Chumbo | Ferro | Níquel | Zinco |
|---|---|---|---|---|---|
| Calor de fusão, kJ/mol | 10,7 | 4,8 | 13,8 | 17,5 | 7,3 |
| Condutividade térmica, W/(m·K) | 237 | 35 | 80 | 91 | 116 |
| Capacidade calorífica, J/(mol·K) | 24,2 | 26,6 | 25,1 | 26,1 | 25,5 |
De acordo com as propriedades dos metais listadas na tabela, o melhor metal para substituir o cobre seria o
a) alumínio.
b) chumbo.
c) ferro.
d) níquel.
e) zinco.
(Enunciado: ENEM 2014, 3ª 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: qual das três propriedades importa para o tubo do coletor solar e qual metal é melhor nela.
Passo 1 — o que o tubo faz. A radiação do Sol aquece a placa e o tubo; o calor tem de atravessar a parede do tubo e chegar à água. Esse transporte de calor através de um sólido é a condução. Quanto maior a condutividade térmica, mais rápido o calor passa e melhor o coletor.
Passo 2 — comparar a condutividade. Alumínio 237, zinco 116, níquel 91, ferro 80, chumbo 35 W/(m·K). O alumínio é, de longe, o melhor condutor.
Passo 3 — e as outras propriedades? O calor de fusão não importa: o tubo trabalha muito abaixo do ponto de fusão de qualquer um desses metais. A capacidade calorífica é quase igual para todos (perto de 25 J/(mol·K)), então não decide nada; e mesmo nela o alumínio tem o menor valor, ou seja, aquece com menos energia.
⚠️ A armadilha: escolher pelo calor de fusão, como se maior fosse “mais resistente”, e marcar o níquel (D). Não há fusão nenhuma no coletor; o que conta é deixar o calor passar.
A ideia em uma frase: tubo de coletor solar tem de conduzir calor para a água, e o melhor condutor da tabela é o alumínio.
Resposta: alternativa A (alumínio).
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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