UFLA 2025 (PAS, 2ª etapa) — questão 11 de Física

Gabarito ACalorimetria — energia absorvida pela Terra em um ano e aquecimento da atmosferaPAS · 2ª etapa · Grupo XXV, triênio 2024–2026 · prova de 08/06/2025
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 11 de Física do UFLA 2025 (PAS, 2ª etapa)

Enunciado em texto

Nos últimos anos temos observado no planeta Terra vários fenômenos climáticos extremos, como chuvas torrenciais, alagamentos de cidades, secas extremas, queimadas, entre outros efeitos. Hoje, a ciência mostra que parte dessas alterações climáticas observadas é causada pelas ações do ser humano que provocam o aquecimento global. Uma dessas ações é a maior produção de gases que causam o efeito estufa, como o CO2_2, um gás capaz de absorver radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra. Ao ser absorvida, essa radiação causa um aumento extra na temperatura da superfície terrestre. Suponha que o aumento da concentração de CO2_2 na atmosfera cause uma absorção adicional de 1 W/m2^2 de intensidade da radiação na superfície da Terra. Considerando que a área superficial da Terra seja de 5 x 10145 \text{ x } 10^{14} m2^2, a massa da atmosfera seja de 5 x 10185 \text{ x } 10^{18} kg e o calor específico do ar seja 1000 J/kgK, calcule a quantidade aproximada total de energia absorvida U pela superfície da Terra em um ano (365 dias) e ainda a variação da temperatura ΔT causada por essa energia, caso toda energia absorvida seja convertida em calor Q.

A) U = 1,6 x 10221{,}6 \text{ x } 10^{22} J; ΔT = 3,2 K

B) U = 3,2 x 10223{,}2 \text{ x } 10^{22} J; ΔT = 6,4 K

C) U = 5,4 x 10225{,}4 \text{ x } 10^{22} J; ΔT = 2,6 K

D) U = 6,6 x 10226{,}6 \text{ x } 10^{22} J; ΔT = 0,1 K

(Enunciado: PAS/UFLA 2ª etapa (Grupo XXV, triênio 2024–2026), prova de 08/06/2025 — Universidade Federal de Lavras.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Lavras (UFLA) e à sua Coordenadoria Geral de Processos Seletivos (COPESE/UFLA).

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia extra que a Terra absorve em um ano por causa do CO₂ adicional e quanto essa energia aqueceria a atmosfera.

Passo 1 — o que significa 1 W/m². Watt é joule por segundo. Então cada metro quadrado da superfície recebe 1 J a cada segundo. A potência total na Terra inteira é

P=I⋅A=1⋅5×1014P = I\cdot A = 1 \cdot 5 \times 10^{14}

P=5×1014 WP = 5 \times 10^{14}\ \text{W}

Passo 2 — o tempo em segundos. Um ano de 365 dias:

Δt=365⋅24⋅3600 s\Delta t = 365 \cdot 24 \cdot 3600\ \text{s}

Δt=31 536 000≈3,15×107 s\Delta t = 31\,536\,000 \approx 3{,}15 \times 10^{7}\ \text{s}

Passo 3 — a energia absorvida.

U=P Δt=5×1014⋅3,15×107U = P\,\Delta t = 5 \times 10^{14} \cdot 3{,}15 \times 10^{7}

U≈1,6×1022 JU \approx 1{,}6 \times 10^{22}\ \text{J}

Passo 4 — o aquecimento. A questão manda supor que essa energia toda vira calor e aquece a massa de ar da atmosfera. Pela equação do calor sensível, Q=m c ΔTQ = m\,c\,\Delta T:

ΔT=Qm c=1,6×10225×1018⋅1000\Delta T = \frac{Q}{m\,c} = \frac{1{,}6 \times 10^{22}}{5 \times 10^{18} \cdot 1000}

ΔT=1,6×10225×1021≈3,2 K\Delta T = \frac{1{,}6 \times 10^{22}}{5 \times 10^{21}} \approx 3{,}2\ \text{K}

Conferindo: com o valor sem arredondar, U=1,58×1022U = 1{,}58 \times 10^{22} J e ΔT≈3,15\Delta T \approx 3{,}15 K; arredondando, 1,6 × 10²² J e 3,2 K, a alternativa A. Repare que ΔT\Delta T tem de ser UU dividido por 5×10215 \times 10^{21}: só na A os dois números são coerentes entre si (na B também, mas a energia de B é o dobro da calculada).

Um comentário: é um modelo bem simplificado: na realidade, boa parte da energia vai para os oceanos e para o solo, e a Terra também devolve energia ao espaço. Mas a conta mostra a ordem de grandeza: 1 W/m² parece pouco, e ao longo de um ano aqueceria a atmosfera em alguns graus.

⚠️ A armadilha: esquecer que watt é joule por segundo e multiplicar a potência por 365 (dias) ou por 8760 (horas): a energia sairia milhares ou milhões de vezes menor. O tempo tem de estar em segundos.

A ideia em uma frase: energia é potência vezes tempo (em segundos), e o aquecimento sai de Q=mcΔTQ = m c \Delta T com essa energia.

Resposta: alternativa A (U≈1,6×1022U \approx 1{,}6 \times 10^{22} J; ΔT≈3,2\Delta T \approx 3{,}2 K).

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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