UFSC 2025 — questão 27 de Física
Enunciado em texto
Nos Jogos Olímpicos, especialmente em eventos ao ar livre, como a maratona, os atletas enfrentam temperaturas elevadas. Durante uma maratona, a temperatura do corpo humano pode subir em 2,0 °C, mas, se atingir 39,0 °C, isso é sinal de perigo, pois o atleta pode ter náuseas ou tontura e até desmaiar. Para ajudar a manter a temperatura corporal em níveis seguros, alguns atletas usam sistemas de resfriamento, como bolsas de gelo. O metabolismo humano normal produz calor a uma taxa metabólica basal de 80 W e, durante uma atividade física de alta performance, como uma maratona, pode chegar a 500 W.
Considerando essas informações e supondo que um atleta utiliza uma bolsa de gelo com uma massa de 2000 g de gelo a −10 °C, é correto afirmar que:
(01) admitindo que a potência térmica do atleta pode chegar a 500 W, durante a maratona, os 2000 g de gelo devem entrar em equilíbrio térmico com o atleta (38 °C) em aproximadamente 5,53 minutos.
(02) podemos comparar o corpo humano com uma máquina térmica, em que a queima de calorias seria a fonte quente e o meio ambiente seria a fonte fria e, como toda máquina térmica, seu rendimento será de 100%.
(04) o corpo humano troca calor com o meio ambiente por condução, convecção e irradiação.
(08) os 2000 g de gelo contidos na bolsa devem receber 246 kcal para entrar em equilíbrio térmico com o corpo do atleta durante a corrida (38 °C).
(16) o metabolismo do corpo ocorre pela queima de calorias e produção de energia, processo que utiliza o oxigênio.
(Enunciado: Vestibular UFSC 2025 — 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: calcular o calor para levar o gelo de −10 °C a água a 38 °C e julgar afirmações sobre as trocas de calor do corpo.
Passo 1 — o calor, em três etapas (dados do formulário da prova: cal/g°C, cal/g, cal/g°C).
Aquecer o gelo de −10 °C a 0 °C:
Derreter o gelo:
Aquecer a água de 0 °C a 38 °C:
Passo 2 — o tempo a 500 W. Com 1 cal = 4,0 J (formulário da prova), J:
Isso dá cerca de 33 minutos — e supondo que toda a potência térmica do atleta fosse para o gelo.
(01) Falsa. Passo 2: cerca de 33 min, não 5,53 min.
(02) Falsa. Nenhuma máquina térmica tem rendimento de 100% (segunda lei da termodinâmica): parte do calor sempre vai para a fonte fria. No corpo humano, a maior parte da energia dos alimentos vira calor, não trabalho.
(04) Verdadeira. O corpo perde (ou ganha) calor por condução (contato), convecção (o ar que circula junto à pele) e irradiação (radiação infravermelha); além disso, perde calor pela evaporação do suor.
(08) Verdadeira. Passo 1: 246 kcal.
(16) Verdadeira. A energia do metabolismo vem da oxidação dos nutrientes (a “queima” de calorias) na respiração celular, que consome oxigênio. (É a parte da questão que vem da Biologia.)
⚠️ A armadilha: no Passo 1, esquecer uma das etapas — principalmente o calor latente de fusão, que sozinho é quase dois terços do total.
A ideia em uma frase: levar gelo abaixo de 0 °C até água morna exige três parcelas — aquecer o gelo, derretê-lo (Q = mL) e aquecer a água — e o derretimento é a maior delas.
Resposta: soma 28 (04 + 08 + 16).
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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