ENEM 2015 — questão 82 de Física
Enunciado em texto
Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa.
O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
| Tipo de selo | Variação de temperatura |
|---|---|
| A | menor que 10% |
| B | entre 10% e 25% |
| C | entre 25% e 40% |
| D | entre 40% e 55% |
| E | maior que 55% |
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a e outra a , 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 .
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
(Enunciado: ENEM 2015, aplicação regular, Caderno 2 – Amarelo — 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: a temperatura inicial de equilíbrio da mistura, a queda até 16 °C e quanto essa queda representa em porcentagem.
Passo 1 — a temperatura de equilíbrio. As duas porções são de água (mesmo calor específico), então o calor que a quente perde é o que a fria ganha. Com 1/3 da massa a 10 °C e 2/3 a 40 °C, a temperatura final é a média ponderada pelas massas:
Passo 2 — a variação depois de seis horas:
Passo 3 — em porcentagem do valor inicial:
Entre 40% e 55%: selo D.
⚠️ A armadilha: usar a média simples, 25 °C, esquecendo que há o dobro de água quente. Aí a variação seria 9/25 = 36%, selo C.
A ideia em uma frase: misturando a mesma substância, a temperatura de equilíbrio é a média ponderada pelas massas; depois é só comparar a queda com esse valor.
Resposta: alternativa D (variação de cerca de 47%).
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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