ENEM 2020 · Ciências da Natureza · Física · energia
Questão 128 do ENEM 2020
Resposta: letra C. A questão pede a variação de temperatura da água de um aquário de 50L após um sistema de aquecimento de 50W ser desligado por 1 hora, considerando que a taxa de resfriamento é igual à potência do aparelho.
Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam-se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico 4,0 kJ kg⁻¹ K⁻¹ e a densidade 1 kg L⁻¹.
Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?
- A4,0ºC
- B3,6°C
- C0,9°CResposta correta
- D0,6°C
- E0,3°C
Como resolver a questão 128 passo a passo?
O conceito que resolve
Calorimetria (calor sensível) e Potência Elétrica.
Como chegar na resposta
- Calcular a massa da água: m = densidade * volume = 1 kg/L * 50 L = 50 kg.
- Calcular a energia total fornecida pelo aquecedor em uma hora: Q = P * t = 50 W * 3600 s = 180.000 J.
- Converter a energia para quilojles: 180.000 J / 1000 = 180 kJ.
- Aplicar a fórmula do calor sensível: aiação Q = m * c * ΔT: 180 kJ = 50 kg * 4,0 kJ/kg·K * ΔT.
- Resolver para ΔT: 180 = 200 * ΔT -> ΔT = 180 / 200 = 0,9°C.
Por que cada alternativa
- AErro ao dividir o valor da energia pela massa, mas esquecer de dividir pelo calor específico no final da conta.
- BErro de conversão de tempo, utilizando apenas 60 minutos em vez de 3600 segundos.
- CCálculo correto, pois relaciona a energia total perdida em uma hora com a massa e a capacidade térmica específica da água.
- DErro ao utilizar o calor específico em Joules em vez de kJ, resultando em um erro de ordem de grandeza decimal.
- EErro ao confundir a potência com a energia total, ignorando o fator de uma hora de exposição.
O que estudar se você errou
Lembre-se: 1 Watt = 1 Joule por segundo. Sempre converta o tempo para segundos antes de calcular com potência em Watts.
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