Simulado UNICAMP 2027 — questão 13 de Física

Gabarito BTermologia — dilatação anômala da água (volume e densidade entre 0 °C e 4 °C)Simulado 1ª fase · Conhecimentos Gerais · Versão QT
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 13 de Física do Simulado UNICAMP 2027

Enunciado em texto

O gráfico a seguir mostra a variação do volume em função da temperatura para uma massa de água de 1 g na pressão atmosférica.

[Gráfico: eixo vertical “Volume (cm³)”, com as marcas 1,0000, 1,0002, 1,0004 e 1,0006; eixo horizontal “Temperatura (°C)”, com as marcas 0 e 4. Um trecho de reta marcado “gelo”, à esquerda de 0 °C, fica acima de 1,0006 e sobe até o eixo vertical em 0 °C, no ponto mais alto do gráfico. A curva marcada “água líquida” começa em 0 °C perto de 1,0002, desce até o mínimo de 1,0000 em 4 °C (linhas tracejadas ligam esse ponto aos dois eixos) e depois sobe, terminando à direita na altura de cerca de 1,0006 a 1,0007, ainda abaixo do volume do gelo em 0 °C.]

Podemos afirmar que, no intervalo de temperaturas apresentado no gráfico,

a) a densidade da água líquida é mínima a 4 ∘C4\ {}^{\circ}\text{C}, e sempre maior que a do gelo a 0 ∘C0\ {}^{\circ}\text{C}.

b) a densidade da água líquida é máxima a 4 ∘C4\ {}^{\circ}\text{C}, e sempre maior que a do gelo a 0 ∘C0\ {}^{\circ}\text{C}.

c) a densidade da água líquida é mínima a 4 ∘C4\ {}^{\circ}\text{C}, e sempre menor que a do gelo a 0 ∘C0\ {}^{\circ}\text{C}.

d) a densidade da água líquida é máxima a 4 ∘C4\ {}^{\circ}\text{C}, e sempre menor que a do gelo a 0 ∘C0\ {}^{\circ}\text{C}.

(Enunciado e figura: Simulado Oficial Unicamp 2027, Conhecimentos Gerais — Comvest/Unicamp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.

Resolução comentada

O que a questão pede: ler o gráfico de volume e tirar conclusões sobre a densidade da água líquida e do gelo.

Passo 1 — de volume para densidade. A massa é sempre a mesma, 1 g. Como ρ=m/V\rho = m/V, com m fixo, densidade e volume andam ao contrário: volume mínimo é densidade máxima, volume maior é densidade menor.

Passo 2 — a água líquida. A curva da água líquida tem seu ponto mais baixo em 4 °C, com V=1,0000V = 1{,}0000 cm³. Volume mínimo em 4 °C significa densidade máxima em 4 °C. Isso já elimina (A) e (C), que falam em densidade mínima.

Passo 3 — líquido comparado com o gelo a 0 °C. O trecho do gelo está acima de toda a curva da água líquida: em 0 °C, o gelo ocupa um volume maior que qualquer volume da água líquida no intervalo do gráfico. Volume maior com a mesma massa é densidade menor. Então a densidade da água líquida é sempre maior que a do gelo a 0 °C. Isso elimina a (D).

É por isso que o gelo flutua: ele é menos denso que a água líquida.

Por que não as outras: (A) e (C) trocam máximo por mínimo, lendo o gráfico de volume como se fosse de densidade; (C) e (D) dizem que o líquido é menos denso que o gelo, o que faria o gelo afundar.

⚠️ A armadilha: ver o ponto mais baixo do gráfico em 4 °C e responder “mínima”. O que é mínimo em 4 °C é o volume; a densidade, que é massa dividida por volume, é máxima.

A ideia em uma frase: com a massa fixa, densidade é o inverso do volume: a água ocupa o menor volume em 4 °C, então é mais densa ali, e o gelo, mais volumoso, é menos denso que o líquido.

Resposta: alternativa B.

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