Questão 79 — ENEM 2015Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termologia (Calorimetria: calor específico e trocas de calor)
• ⚡ Nível: Médio — exige relacionar um contexto tecnológico (motor à combustão) à grandeza física correta dentre cinco propriedades térmicas parecidas
• 🎯 Tema/Habilidade: Calor específico como grandeza que determina a capacidade de um fluido absorver energia térmica sem grandes variações de temperatura (competência de área: compreender fenômenos térmicos aplicados a tecnologias do cotidiano)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual propriedade térmica torna um líquido eficiente para absorver o calor gerado pelo motor e depois liberá-lo no radiador?"
• Palavras-chave decisivas: absorvendo o calor, maior eficiência, fluido arrefecedor
• Armadilha típica: confundir "absorver muito calor" com "evaporar facilmente" (baixa temperatura de ebulição) ou com "dilatar bastante" (alto coeficiente de dilatação), propriedades que na verdade atrapalhariam o sistema de refrigeração.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que a eficiência do arrefecimento depende da quantidade de calor que o fluido consegue armazenar por grau de variação de temperatura, e não de mudanças de fase, de fluxo de calor através do próprio líquido ou de expansão volumétrica.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Calor específico (c): grandeza que indica quanta energia térmica (em cal/g·°C ou J/kg·°C) é necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1 grama (ou 1 kg) de uma substância. Quanto maior o calor específico, mais calor a substância "guarda" para um mesmo aumento de temperatura.
• Equação fundamental da calorimetria: Q = m · c · ΔT, onde Q é a quantidade de calor trocada, m a massa, c o calor específico e ΔT a variação de temperatura. Isolando ΔT = Q / (m·c): para uma mesma quantidade de calor Q absorvida do motor, quanto maior for c, menor será o aumento de temperatura do fluido — ou seja, ele consegue "carregar" mais energia térmica sem esquentar demais nem ferver.
• Calor latente de fusão: energia necessária para mudar o estado sólido→líquido sem variar a temperatura. Não se aplica aqui, pois o fluido arrefecedor permanece líquido durante toda a operação normal do motor.
• Condutividade térmica: capacidade de um material conduzir calor por condução (transferência interna, molécula a molécula). É relevante para materiais do radiador (metal), não para o fluido que precisa transportar calor por convecção ao circular.
• Temperatura de ebulição e dilatação térmica: propriedades associadas à mudança de estado e à variação de volume, respectivamente; um fluido que ferve fácil ou dilata muito gera pressão excessiva no sistema, o oposto do que se deseja em um circuito fechado de arrefecimento.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor" → o texto define explicitamente a função do fluido: absorver (armazenar) energia térmica, não conduzi-la, não evaporar, não se expandir.
• Evidência 2: "que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera" → o calor absorvido é depois cedido ao ambiente; isso mostra que o fluido atua como um "reservatório móvel" de calor, reforçando que a propriedade central é a capacidade de armazenamento térmico por unidade de massa e temperatura.
• Síntese: a função do arrefecedor é retirar o máximo de calor do motor com a menor elevação possível de sua própria temperatura (evitando ebulição, vazamento por pressão ou perda de eficácia) e depois liberar esse calor no radiador. A grandeza física que expressa exatamente essa capacidade de "absorver muito calor variando pouco a temperatura" é o calor específico.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Traduzir o problema físico

O motor gera calor (Q) continuamente por combustão e atrito. Esse calor precisa ser retirado das peças metálicas e transportado até o radiador. O fluido que circula pelo motor recebe esse Q e sua temperatura sobe segundo ΔT = Q / (m·c). Para que o sistema seja eficiente, é desejável que, para uma massa m fixa de fluido (limitada pelo tamanho do circuito), o fluido consiga absorver um Q grande sem que ΔT dispare — caso contrário, ele ferveria rapidamente, perderia pressão, formaria bolhas de vapor (que isolam termicamente, piorando a troca) e exigiria trocas frequentes.

Subpasso 4.2 — Analisar o papel de cada grandeza no ΔT

Reescrevendo Q = m · c · ΔT, percebe-se que c está no denominador quando isolamos ΔT: ΔT = Q / (m·c). Isso significa que quanto maior o calor específico c, menor a variação de temperatura ΔT para a mesma quantidade de calor absorvida Q. Um fluido de alto calor específico, portanto, consegue captar grandes quantidades de energia térmica do motor mantendo-se numa faixa de temperatura relativamente estável e segura, o que é exatamente o comportamento desejado em um sistema de arrefecimento eficiente (não à toa, a água — usada em misturas de arrefecedores automotivos — tem um dos maiores calores específicos entre os líquidos comuns, cerca de 1 cal/g·°C).

Subpasso 4.3 — Verificação

Confrontando com as alternativas: a única propriedade que aumenta diretamente a capacidade de absorção de calor por variação de temperatura é o calor específico (alternativa A). As demais propriedades (calor latente de fusão, condutividade térmica, temperatura de ebulição, dilatação térmica) descrevem outros fenômenos térmicos que não maximizam — e em alguns casos até prejudicam — a função de "absorver muito calor sem aquecer demais" descrita no enunciado. A resposta converge, portanto, para a alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Alto calor específico.

✅ Correta: um alto calor específico permite que o fluido absorva grande quantidade de calor do motor (Q = m·c·ΔT) com pequena variação de temperatura, evitando superaquecimento local, fervura prematura e perda de eficiência — exatamente o comportamento exigido para "cumprir o objetivo com maior eficiência".

B) Alto calor latente de fusão.

❌ Incorreta: o calor latente de fusão está associado à transição sólido-líquido (derretimento), fenômeno que não ocorre durante o funcionamento normal do sistema de arrefecimento, já que o fluido permanece sempre líquido. Essa propriedade é irrelevante para o processo de absorção contínua de calor descrito no texto.

C) Baixa condutividade térmica.

❌ Incorreta: uma baixa condutividade térmica dificultaria, e não facilitaria, a transferência de calor do motor para o fluido e deste para o radiador. Na verdade, o ideal seria alta condutividade térmica para acelerar a troca de calor por condução nas superfícies de contato; a alternativa inverte o sentido da propriedade desejada.

D) Baixa temperatura de ebulição.

❌ Incorreta: uma baixa temperatura de ebulição faria o fluido ferver com facilidade diante das altas temperaturas do motor, gerando vapor, aumento de pressão no sistema (que é fechado) e risco de vazamentos ou danos. O desejável é justamente o oposto: alta temperatura de ebulição, para que o fluido permaneça líquido mesmo sob calor intenso.

E) Alto coeficiente de dilatação térmica.

❌ Incorreta: um alto coeficiente de dilatação térmica faria o fluido expandir-se excessivamente ao aquecer, aumentando a pressão interna do sistema de refrigeração (que é vedado) e favorecendo vazamentos ou rompimento de mangueiras. Essa propriedade não está relacionada à capacidade de absorção de calor exigida pelo enunciado.

🏆 Gabarito: A — o alto calor específico é a única propriedade que aumenta diretamente a capacidade do fluido de absorver calor do motor com pequena variação de temperatura, cumprindo com maior eficiência a função de arrefecimento descrita no enunciado.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a letra A é a única alternativa em que a propriedade física listada aumenta, e não prejudica, a capacidade de absorção de calor com controle de temperatura — condição central para um bom fluido arrefecedor.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma contextualizar calorimetria em situações tecnológicas e cotidianas (motores, radiadores, panelas, roupas, clima costeiro) para testar se o estudante entende o significado físico do calor específico, e não apenas a fórmula decorada.
• Generalização: sempre que uma questão pedir "qual substância/material absorve/retém mais calor sem variar muito a temperatura", a resposta remete ao calor específico; se pedir sobre mudança de estado, a resposta remete ao calor latente; se pedir sobre transporte de calor através do material, remete à condutividade térmica.
• Dica de eliminação rápida: leia o verbo-chave do enunciado — "absorvendo calor" aponta para calor específico; "mudando de fase" aponta para calor latente; "conduzindo calor por contato" aponta para condutividade térmica. Isso já elimina de 2 a 3 alternativas em poucos segundos.
• Conexões: compare com questões sobre por que a água é usada em bolsas térmicas e em regiões litorâneas (amenização climática) e com questões sobre por que panelas têm cabo de material isolante (baixa condutividade térmica) — ambos exploram a mesma família de conceitos de calorimetria.