Questão 65 da prova azul do primeiro dia do Enem 2015
Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C.
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Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?
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Opção D
Assunto
Calorimetria
Equilíbrio térmico
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O primeiro passo é calcular a temperatura de equilíbrio:
Qrecebido + Qcedido=0
mfria . c . (Tf-Tif) + mquente . c . (Tf-Tiq) = 0
mfria . c . (Tf-10) + 2mfrio . c . (Tf-40) = 0 (a relação entre as massas é 2mquente para 1mfria)
Tf-10+2Tf – 80 = 0
3Tf – 90 = 0
Tf = 30 ºC
Assim, depois de 6h, a temperatura variou de 30ºC para 16ºC, ou seja, 14ºC – uma variação de aproximadamente 50%.