PUC-SP 2026 (inverno) — questão 15 de Física

Gabarito DTermodinâmica — refrigerador: coeficiente de performance (COP)Vestibular de Inverno · Prova objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 15 de Física do PUC-SP 2026 (inverno)

Enunciado em texto

TEXTO I

A eficiência energética é uma das prioridades em processos industriais e, especialmente, em aplicações que demandam controles rigorosos de temperatura, como acontece na refrigeração industrial.

Assim, câmaras frigoríficas e processos de resfriamento de grandes volumes contam com indicadores de eficiência, destacando o coeficiente de performance, conhecido também como COP. Este indicador é a relação entre a quantidade de calor removida e a energia elétrica consumida pelo sistema. Dessa forma, é calculado pela divisão da quantidade de calor removido ou transferido (em kW ou BTU) pela energia consumida pelo compressor (em kW), o qual é a máquina elétrica presente no sistema.

COMO a COP29 impulsiona inovações tecnológicas para redução das emissões. Nepin, 22 nov. 2024. Disponível em: https://www.nepin.com.br/blog/industria/cop/. Acesso em: 14 abr. 2026 (adaptado).

TEXTO II

Um refrigerador é utilizado para congelar completamente 1 kg de água que, inicialmente, está a 20 °C. O calor específico da água é 1 cal/g·°C, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, 1 cal equivale a 4,2 J e o refrigerador apresenta COP igual a 4.

Nessas condições, a energia elétrica consumida pelo refrigerador é

(A) 20 kJ.

(B) 25 kJ.

(C) 84 kJ.

(D) 105 kJ.

(E) 210 kJ.

(Enunciado: Vestibular PUC-SP 2026 (Inverno) — PUC-SP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta energia elétrica o refrigerador gasta para tirar o calor necessário para congelar a água.

Passo 1 — o calor a remover. Esfriar a água de 20 °C até 0 °C e depois solidificá-la toda:

Q1=1000×1×20=20 000 calQ_1 = 1000 \times 1 \times 20 = 20\,000\ \text{cal}

Q2=1000×80=80 000 calQ_2 = 1000 \times 80 = 80\,000\ \text{cal}

Q=100 000 cal×4,2=420 kJQ = 100\,000\ \text{cal} \times 4{,}2 = 420\ \text{kJ}

Passo 2 — o COP. Pelo texto, COP = calor removido / energia elétrica consumida:

E=QCOP=4204=105 kJE = \frac{Q}{\text{COP}} = \frac{420}{4} = 105\ \text{kJ}

⚠️ As armadilhas: contar só a solidificação: 80 000×4,2=33680\,000 \times 4{,}2 = 336 kJ, e 336/4 = 84 kJ (alternativa C). Ou esquecer a conversão para joules: 100 000 cal / 4 = 25 000, lido como “25 kJ” (alternativa B). E multiplicar pelo COP em vez de dividir dá 1 680 kJ: com COP 4, a máquina remove 4 vezes mais calor do que consome.

A ideia em uma frase: energia elétrica do refrigerador = calor retirado / COP; e para congelar água morna é preciso tirar o calor sensível e o latente.

Resposta: alternativa D (105 kJ).

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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