UFU 2013-2 — questão 19 de Física
Enunciado em texto
Um experimento frequentemente divulgado é o que mostra um fio que transpassa um bloco de gelo sem, no entanto, dividi-lo em duas partes, o que ocorre quando as duas extremidades do fio estão sujeitas a forças, como mostra a figura a seguir.
[Figura: um bloco de gelo apoiado em dois calços, um em cada ponta. Dentro do gelo, o caminho de um fio aparece como um arco tracejado; as duas extremidades do fio saem por baixo do bloco e pendem verticalmente, cada uma puxada para baixo por uma força F.]
Isso ocorre, porque
A) o calor do fio funde o gelo, que volta a congelar assim que o fio não tiver mais calor para ceder.
B) a pressão exercida pelo fio aquece o gelo, que volta a congelar assim que o calor é dissipado para o meio.
C) a força exercida nas extremidades do fio faz com que o gelo derreta à temperatura ambiente, mas volte a congelar a zero grau, assim que a força deixa de atuar.
D) a pressão exercida pelo fio diminui o ponto de fusão do gelo, que volta a congelar quando a pressão deixa de atuar.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2013-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: explicar como o fio atravessa o gelo e o bloco continua inteiro (o fenômeno do regelo).
Passo 1 — a água é uma exceção. Na maioria das substâncias, o sólido é mais denso que o líquido. Na água é o contrário: o gelo ocupa mais volume que a água líquida. Por isso, aumentar a pressão favorece a fase que ocupa menos volume, a líquida: o ponto de fusão do gelo diminui com o aumento da pressão (no diagrama de fases da água, a curva de fusão é inclinada para a esquerda).
Passo 2 — embaixo do fio. O fio é fino e está muito tracionado, então concentra a força numa área pequena: a pressão sob ele é enorme. Ali, o ponto de fusão cai para abaixo da temperatura do gelo, e o gelo derrete, mesmo sem receber calor de fora. O fio desce pela água formada.
Passo 3 — acima do fio. A água que escapa para cima do fio volta à pressão normal; o ponto de fusão volta a ser 0 °C e ela congela de novo, soldando o bloco. Por isso o fio atravessa sem dividir o gelo.
Por que não as outras: (A) não é o calor do fio que derrete o gelo; o efeito ocorre com o fio à mesma temperatura do gelo. (B) a pressão não “aquece” o gelo; ela muda a temperatura em que ele funde. (C) o gelo não derrete “à temperatura ambiente” por causa da força; ele derrete porque, sob alta pressão, sua temperatura de fusão fica abaixo da temperatura em que ele está.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, que acerta o agente (a pressão) e erra o mecanismo (aquecimento). O efeito da pressão é baixar o ponto de fusão, não aumentar a temperatura.
A ideia em uma frase: no gelo, pressão alta baixa o ponto de fusão: ele derrete sob o fio e congela de novo quando a pressão volta ao normal.
Resposta: alternativa D (a pressão do fio diminui o ponto de fusão do gelo).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.