Questão do ENEM 2020

Ciências da Natureza · habilidade 6Caderno Cinza · Questão 134

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 $\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$ e a densidade 1 $\mathrm{kg\,L^{-1}}$ .

Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?

Alternativa A: 4,0 °C
Justificativa
Esta alternativa está errada. Uma redução de 4,0 °C exigiria perder $50 \cdot 4{,}0 \cdot 4 = 800$ kJ em 1 h, mais de quatro vezes os 180 kJ que um sistema de 50 W repõe nesse tempo. A queda real é bem menor.
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Alternativa B: 3,6 °C
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor de 3,6 °C resulta de dividir 180 kJ apenas pela massa de 50 kg, esquecendo de multiplicar pelo calor específico de 4,0 kJ/(kg K). Assim a variação de temperatura sai quatro vezes maior que a real.
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Alternativa C: 0,9 °C gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. O sistema de 50 W repõe, em 1 h, a energia $Q = P \cdot t = 50 \cdot 3600 = 180\,000$ J = 180 kJ, que corresponde ao que o aquário perde por resfriamento nesse tempo. A massa de água é 50 kg (50 L com densidade 1 kg/L). Logo $\Delta T = \frac{Q}{m c} = \frac{180}{50 \cdot 4{,}0} = 0{,}9$ °C.
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Alternativa D: 0,6 °C
Justificativa
Esta alternativa está errada. Uma redução de 0,6 °C corresponde a uma perda de $50 \cdot 4{,}0 \cdot 0{,}6 = 120$ kJ, menos que os 180 kJ que o aquecedor de 50 W fornece em 1 h para compensar o resfriamento.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa E: 0,3 °C
Justificativa
Esta alternativa está errada. Uma redução de 0,3 °C corresponde a uma perda de $50 \cdot 4{,}0 \cdot 0{,}3 = 60$ kJ, apenas um terço dos 180 kJ que o aquecedor de 50 W fornece em 1 h para compensar o resfriamento.
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Fonte e auditoria

Código INEP: 81964
Código da prova: 599
Arquivo do PDF: ENEM_2020_P1_CAD_06_DIA_2_CINZA.pdf