UFSC 2026 — questão 29 de Física

Gabarito 43Termologia — resfriamento de uma lata: calor sensível, potência, contração térmica e dilatação anômala da águaVestibular · Prova 2 · caderno amarelo (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 29 de Física do UFSC 2026

Enunciado em texto

A Engenharia de Alimentos exige domínio de conceitos físicos relacionados a temperatura, calor e dilatação térmica. Esses conhecimentos são fundamentais para o controle de processos como aquecimento, resfriamento e envase de produtos. A seguir, uma situação ilustra a aplicação desses conceitos em contextos reais de produção e conservação de alimentos.

Durante o processo de envase, um líquido é introduzido a alta temperatura em uma lata metálica. Após o fechamento, a lata é resfriada para conservação em ambiente refrigerado. O técnico responsável precisa compreender os efeitos térmicos envolvidos para garantir a integridade da lata. Considere que a lata, de alumínio, tem massa de 0,2 kg, o calor específico do alumínio é 900 J/kg·°C, que passa de 90 °C para 20 °C, e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é α=2,4×10−5 ∘C−1\alpha = 2{,}4 \times 10^{-5}\ {}^{\circ}\text{C}^{-1}.

Com base no exposto, é correto afirmar que:

(01) admitindo-se que o processo de resfriamento da lata durou 5 minutos, a taxa de resfriamento por unidade de tempo foi de 42,0 W.

(02) a quantidade de calor liberada pela lata ao resfriar é de 12.600 J.

(04) a contração térmica da lata ocorre porque a temperatura diminui e o alumínio sofre uma variação de volume positiva.

(08) a variação relativa no comprimento da lata durante o resfriamento é de 1,68×10−31{,}68 \times 10^{-3} vezes o comprimento inicial.

(16) a quantidade de calor trocada depende apenas da temperatura final do ambiente refrigerado.

(32) se o líquido a ser envasado é predominantemente à base de água, deve-se considerar a dilatação anômala da água que ocorre de 4 °C para 0 °C, à pressão de 1,0 atm, em que o volume da água aumenta.

(Enunciado: Vestibular UFSC 2026 — 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 cedido pela lata, a potência média de resfriamento e a contração do alumínio.

Passo 1 — o calor. Com Q=mcΔtQ = mc\Delta t (formulário da prova) e Δt=20−90=−70\Delta t = 20 - 90 = -70 °C:

∣Q∣=0,2⋅900⋅70|Q| = 0{,}2 \cdot 900 \cdot 70

∣Q∣=12 600 J|Q| = 12\,600\ \text{J}

Passo 2 — a potência média em 5 min = 300 s:

P=12 600300=42,0 WP = \frac{12\,600}{300} = 42{,}0\ \text{W}

Passo 3 — a variação relativa do comprimento. Com ΔL=L0 α ΔT\Delta L = L_0\,\alpha\,\Delta T (formulário da prova):

∣ΔL∣L0=2,4⋅10−5⋅70\frac{|\Delta L|}{L_0} = 2{,}4 \cdot 10^{-5} \cdot 70

∣ΔL∣L0=1,68⋅10−3\frac{|\Delta L|}{L_0} = 1{,}68 \cdot 10^{-3}

(01) Verdadeira. Passo 2.

(02) Verdadeira. Passo 1.

(04) Falsa. Contração é diminuição de volume: com ΔT<0\Delta T < 0, a variação de volume é negativa.

(08) Verdadeira. Passo 3 (é uma redução: o comprimento diminui 1,68×10−31{,}68 \times 10^{-3} vezes o inicial).

(16) Falsa. O calor trocado depende da massa, do calor específico e da variação de temperatura — portanto também da temperatura inicial, não só da final.

(32) Verdadeira. A água tem comportamento anômalo: entre 4 °C e 0 °C ela se expande ao esfriar (e ainda mais ao congelar). Numa lata fechada e rígida, isso pode deformá-la; por isso o comportamento precisa ser considerado.

⚠️ A armadilha: a (16). Q depende de Δt = final − inicial; quem esquece a temperatura inicial perde metade da informação.

A ideia em uma frase: Q = mcΔt e ΔL = L₀αΔT dependem da variação de temperatura; e a água, entre 4 °C e 0 °C, foge à regra e dilata ao esfriar.

Resposta: soma 43 (01 + 02 + 08 + 32).

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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