Física no Enem

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Calorimetria é o ramo da Física responsável pelo estudo dos fenômenos relacionados com a propagação do calor e seus efeitos. É nessa área que encontramos a explicação para os fenômenos térmicos mais simples que ocorrem na natureza, como o simples aquecimento de um corpo, e para alguns conceitos essenciais da Física, como o de calor.

De acordo com o edital de 2014, a Calorimetria no Enem pode envolver os seguintes temas:  conceitos decalor e temperaturaescalas termométricas,transferências de calorequilíbrio térmicomudanças de fasecalor latente e comportamento dos gases ideais, abarcando suas aplicações no cotidiano e enfatizando fenômenos relacionados com o ciclo da água.

Nas provas anteriores do Enem, a calorimetria foi um tema constante e abordou, na maioria das vezes, apenas conceitos simples, como temperatura, calor e equilíbrio térmico. Para resolver questões sobre esse assunto, a dica é ter uma ótima compreensão conceitual do tema, o que só é possível com muita leitura, principalmente de livros de Física com tópicos complementares, revistas científicas, internet e notícias de jornais diários. 

As questões sobre calorimetria no Enem também abordaram temas que necessitam de conhecimentos matemáticos, como o calor específico e as escalas termométricas. Dessa forma, é importante que o aluno conheça as equações e saiba realizar cálculos envolvendo notação científica e números decimais, além de interpretar textos, que é indispensável para a identificação dos dados do problema.

Você pode encontrar as equações de calorimetria na nossa seção de Termologia

Para ficar por dentro de como é abordada a calorimetria no Enem, confira agora a resolução de duas questões retiradas de provas anteriores sobre o tema. 

Questões sobre calorimetria no Enem – retiradas da prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias de 2013.

Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: 

a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e 
b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente. Termômetro

Figura – questão 71 do Enem 2013

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi

a) igual no aquecimento e igual no resfriamento. 
b) maior no aquecimento e igual no resfriamento. 
c) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
d) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
e) maior no aquecimento e maior no resfriamento. 

Resolução

Essa questão envolve a capacidade que um corpo tem de absorver ou ceder calor em virtude de sua cor. Uma lâmpada fornece calor a duas garrafas de cores diferentes, e suas cores influenciam na quantidade de calor absorvida pela água em seu interior.

As cores podem ser diferenciadas pela sua capacidade de armazenar energia, que, nesse caso, é o calor. O branco reflete a maior parte da energia que recebe, enquanto o preto é o que absorve mais a energia.

Sendo assim, podemos concluir que, quando a luz foi acesa, o preto absorveu a maior quantidade de calor, portanto, teve maior variação de sua temperatura. Quando a lâmpada foi desligada, a água da garrafa preta estava mais aquecida e, por isso, ela emitiu calor, variando sua temperatura mais do que a da garrafa branca.

Em resumo, a variação de temperatura da garrafa preta em comparação à da branca é maior no aquecimento e no resfriamento, conforme a Alternativa E da questão.
 
Veja a resolução de uma questão que exige cálculos matemáticos:

Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70 °C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30 °C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25 °C. 
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal? 

a) 0,111. 
b) 0,125. 
c) 0,357.
d) 0,428. 
e) 0,833.

Resolução

Para que as duas massas de água entrem em equilíbrio térmico, a água fria deve receber calor em quantidade igual ao calor cedido pela água quente. Essa relação pode ser expressa com a equação:

Q1 = – Q2
m1.c. Δt1 = – m2.c. Δt2 

Como c é um valor constante, já que se trata da mesma substância, ele pode ser cancelado na equação, e o Δt deve ser substituído pela diferença entre as temperaturas final e inicial da água:

m1.(tf – ti)1 = – m2.(tf – ti)2

Substituindo os dados do problema, temos:
m1.(30 – 70) = – m2.(30 – 25)
m1.(- 40) = – m2.(5)
m1 = 5
m2   40
m= 0,125
m2     

Alternativa B.

Fonte: Brasilescola

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