UFSC 2017 — questão 29 de Física
Enunciado em texto
O chocolate é um dos alimentos mais apreciados da culinária mundial. Além da contribuição ao paladar, deixando qualquer receita mais saborosa, creditam-se a ele ainda vantagens psicológicas, como a melhora do estado de humor. Para que o chocolate obtenha características de qualidade – como dureza e quebra à temperatura ambiente, rápida e completa fusão na boca, brilho e rápido desprendimento de aroma e sabor quando consumido –, necessita passar por um processo denominado temperagem. O processo de temperagem do chocolate é basicamente uma cristalização controlada em que, por meio de tratamentos térmicos e mecânicos, se produz no chocolate uma parcela específica de cristais na forma mais estável. Na figura abaixo, é apresentada a curva de cristalização de uma massa m de chocolate ao leite, com três níveis bem definidos, nas temperaturas 45 °C, 27 °C e 29 °C. Desconsiderar o calor latente do chocolate.
[Gráfico: Temperatura (°C) × Tempo, sem escala de tempo. A curva parte de 20 °C e sobe em linha reta até 45 °C (“Chocolate fundido”); depois desce em linha reta até 27 °C (“Chocolate fundido (Temperatura de cristalização)”); sobe de novo, em reta curta, até 29 °C e fica constante nesse valor até o fim (“Chocolate fundido (Temperatura de uso)”). Linhas tracejadas marcam 45, 29 e 27 °C no eixo vertical.]
Com base no gráfico e nos dados acima, é correto afirmar que:
(01) esse tipo de gráfico permite obter uma expressão para os valores da razão entre a potência de transmissão de calor e o calor específico de uma substância.
(02) no intervalo de temperatura de 45 °C até 27 °C, o chocolate cede calor para o meio.
(04) no terceiro nível, pode-se interpretar que o chocolate não cede nem recebe calor do meio.
(08) o gráfico mostra que o chocolate é aquecido até a temperatura de 45 °C, depois resfriado até a temperatura de 27 °C e novamente aquecido até alcançar a temperatura de 29 °C.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2017 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: interpretar cada trecho da curva de temperatura do chocolate, sem calor latente.
A ferramenta: sem mudança de fase, o calor trocado só muda a temperatura, (formulário da prova). Se o calor é trocado a uma taxa (potência) constante P, então , e a inclinação de cada trecho reto é
(01) Verdadeira. Da inclinação sai exatamente a razão pedida:
Conhecida a massa m e lida a inclinação no gráfico, obtém-se P/c.
(02) Verdadeira. De 45 °C para 27 °C a temperatura cai; sem calor latente envolvido, isso só acontece se o chocolate perde calor para o meio.
(04) Falsa. No patamar de 29 °C a temperatura fica constante e, sem calor latente, isso significa que o saldo de calor é nulo, e não que não haja troca. O chocolate está acima da temperatura ambiente (a curva começa em 20 °C): ele continua cedendo calor para o meio e só se mantém a 29 °C porque recebe, ao mesmo tempo, a mesma quantidade de calor da fonte que o aquece. Cede e recebe na mesma taxa.
Atenção: a proposição diz “pode-se interpretar”, e dá para lê-la como “não há troca líquida de calor”, o que estaria certo. A banca, porém, leu ao pé da letra: “não cede nem recebe” nega qualquer troca, e isso só valeria se o chocolate estivesse isolado ou à temperatura do ambiente. Por isso a (04) é falsa no gabarito oficial.
(08) Verdadeira. É a leitura direta da curva: sobe até 45 °C, desce até 27 °C e sobe de novo até 29 °C.
⚠️ A armadilha: no patamar final, ler “temperatura constante” como “nenhuma troca de calor”. Constante quer dizer que o calor que entra é igual ao que sai; e, como o enunciado descarta o calor latente, também não se trata de fusão ou solidificação.
A ideia em uma frase: sem calor latente, subir é receber calor, descer é ceder, e o patamar é saldo nulo (entra tanto quanto sai); a inclinação vale P/(mc).
Resposta: soma 11 (01 + 02 + 08).
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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