FMJ 2022 — questão 55 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quantos joules por minuto, em média, as 4 pedras de gelo receberam enquanto derretiam.

Passo 1 — a massa total de gelo, em kg (o calor latente está em J/kg):

$$m = 4 \times 15 = 60\ \text{g} = 0{,}060\ \text{kg}$$

Passo 2 — o calor para derreter tudo. O gelo já está a 0 °C, então todo o calor recebido vai para a fusão (calor latente):

$$Q = m\,L = 0{,}060 \times 3{,}3 \times 10^{5}$$

$$Q = 1{,}98 \times 10^{4}\ \text{J}$$

Passo 3 — por unidade de tempo, em minutos, como pedem as alternativas:

$$\frac{Q}{\Delta t} = \frac{1{,}98 \times 10^{4}\ \text{J}}{20\ \text{min}}$$

$$\frac{Q}{\Delta t} = 990\ \text{J/min} \approx 1{,}0 \times 10^{3}\ \text{J/min}$$

⚠️ A armadilha: esquecer de dividir pelo tempo e responder o calor total, cerca de $2{,}0 \times 10^{4}$ (alternativa E), que está em joules, não em J/min. Outra é contar uma pedra só: $0{,}015 \times 3{,}3 \times 10^{5}/20 \approx 2{,}5 \times 10^{2}$ J/min (alternativa D).

A ideia em uma frase: calor de fusão é Q = mL; a taxa média é esse calor dividido pelo tempo: 19 800 J em 20 min ≈ 1 000 J/min.

Resposta: alternativa A ($1{,}0 \times 10^{3}$ J/min).