FAMECA 2021 — questão 39 de Física
Enunciado em texto
Leia o texto para responder às questões 38 e 39.
A órbita de Marte ao redor do Sol é extremamente elíptica. E porque a distância entre o Sol e Marte varia, a temperatura varia desde –125 ºC, no inverno marciano, até 22 ºC, no verão marciano.
(“Marte: O Planeta Vermelho”. https://heasarc.gsfc.nasa.gov)
Considere que um recipiente fechado com 2 L de água seja colocado na superfície de Marte. Esse recipiente é bom condutor de calor e possui um êmbolo para manter sua pressão interna constante em 1 atm, enquanto é exposto ao clima marciano, desde o dia mais frio do inverno até o dia mais quente do verão. Sabendo que, a 1 atm, o calor específico do gelo é 0,5 cal/(g · ºC), o calor específico da água líquida é 1,0 cal/(g · ºC), o calor latente de fusão da água é 80 cal/g e que a densidade da água é 1 kg/L, a quantidade de calor cedida pelo Sol à agua, durante todo o período, é de
(A) 169 kcal.
(B) 728 kcal.
(C) 294 kcal.
(D) 125 kcal.
(E) 329 kcal.
(Enunciado: Vestibular FAMECA 2021, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o calor total para levar a água do dia mais frio (–125 °C) ao mais quente (22 °C).
Passo 1 — a massa e os estados. Com densidade 1 kg/L, 2 L de água têm m = 2 kg = 2000 g. O recipiente conduz bem o calor, então a água acompanha a temperatura de Marte: no inverno, a –125 °C, ela é gelo; no verão, a 22 °C, é água líquida (a 1 atm, ela derrete a 0 °C e só ferveria a 100 °C). São três etapas.
Passo 2 — aquecer o gelo de –125 °C a 0 °C (calor sensível do gelo):
Passo 3 — derreter o gelo a 0 °C (calor latente):
Passo 4 — aquecer a água de 0 °C a 22 °C:
Passo 5 — somar.
⚠️ A armadilha: esquecer a mudança de estado. Somando só os dois calores sensíveis, 125 + 44 = 169 kcal, a alternativa A. E ficar só com o aquecimento do gelo dá 125 kcal, a D.
A ideia em uma frase: quando a água passa por 0 °C, além de esquentar o gelo e a água, é preciso pagar o calor latente da fusão.
Resposta: alternativa E (329 kcal).
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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