Provão Paulista 2023 (3ª série, 2ª aplicação) — questão 36 de Física
Enunciado em texto
Um suco concentrado de hortelã foi preparado e colocado em uma forma de gelo para congelar. Desse modo, ao se desejar tomar um copo de chá mate frio, cubinhos de suco de hortelã podem ser acrescentados, dando mais sabor e frescor à bebida. Para preencher a forma de gelo, foram preparados 500 g de suco concentrado de hortelã. Admitindo que as constantes calorimétricas desse suco possam ser igualadas às da água, sendo, assim, o calor específico do suco igual a 1 cal/(g × ºC), o calor latente de solidificação igual a – 80 cal/g e a temperatura de solidificação igual a 0 ºC, se a temperatura inicial do suco concentrado de hortelã era de 20 ºC, o valor absoluto da quantidade de calorias que o congelador deverá retirar desses 500 g de suco concentrado de hortelã, para que sejam feitos cubos à temperatura de 0 ºC, é
(A) 40 kcal.
(B) 20 kcal.
(C) 60 kcal.
(D) 50 kcal.
(E) 10 kcal.
(Enunciado: Provão Paulista Seriado 2023, 2ª aplicação — SEDUC-SP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Secretaria da Educação do Estado de São Paulo (SEDUC-SP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto calor o congelador precisa tirar de 500 g de suco a 20 ºC para transformá-lo em cubos de gelo a 0 ºC.
Passo 1 — as duas etapas. Primeiro o suco esfria, ainda líquido, de 20 ºC até 0 ºC (calor sensível, ). Depois, a 0 ºC, ele se solidifica sem mudar de temperatura (calor latente, ). O total é a soma, em valor absoluto.
Passo 2 — o resfriamento de 20 ºC a 0 ºC:
Passo 3 — a solidificação (o sinal negativo do calor latente só indica que o calor é retirado):
Passo 4 — o total:
Conferindo: a solidificação "custa" 80 cal por grama, enquanto resfriar 1 g de 20 ºC a 0 ºC custa só 20 cal: a mudança de estado é a parte maior, quatro vezes a outra.
⚠️ A armadilha: esquecer uma das etapas. Só o calor latente dá 40 kcal (alternativa A); só o resfriamento dá 10 kcal (alternativa E). Para virar cubo de gelo, o suco tem que esfriar até 0 ºC e congelar.
A ideia em uma frase: para congelar um líquido que está acima do ponto de solidificação, some o calor para resfriá-lo (mcΔT) e o calor para solidificá-lo (mL).
Resposta: alternativa D (50 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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