Questão 84 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termologia (condução de calor e condutividade térmica)
• ⚡ Nível: Médio — não exige cálculo, mas cobra distinguir sensação térmica, temperatura e condutividade, o que costuma confundir
• 🎯 Tema/Habilidade: Condução de calor e condutividade térmica dos materiais; interpretar fenômenos térmicos do cotidiano superando o senso comum do tato
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Se as bandejas estão em equilíbrio térmico (mesma temperatura), em qual delas o gelo derrete mais rápido, e por quê?"
• Palavras-chave decisivas: equilíbrio térmico, taxa de derretimento, tato
• Armadilha típica: aceitar a percepção dos alunos ("alumínio mais frio") como temperatura real, ou associar a rapidez do derretimento à capacidade térmica/calor específico em vez da condutividade.
• O que a resposta precisa demonstrar: que "parecer mais frio" é efeito da condutividade térmica, não diferença real de temperatura — e que essa mesma condutividade explica o derretimento mais rápido do gelo.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Equilíbrio térmico: corpos expostos ao mesmo ambiente por tempo suficiente atingem a mesma temperatura, independentemente do material.
• Condutividade térmica (k): mede a rapidez com que um material transmite calor. Alumínio tem k ≈ 205 W/m·K; plástico, k ≈ 0,2-0,5 W/m·K — diferença de centenas de vezes.
• Sensação térmica pelo tato: a pele percebe o fluxo de calor, não a temperatura absoluta. Material muito condutor retira calor da mão mais rápido, gerando sensação intensa de frio mesmo na mesma temperatura.
• Lei de Fourier: Φ = k·A·ΔT/L. Quanto maior k, maior o fluxo de calor por unidade de tempo — esse fluxo determina a rapidez do derretimento.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio" → iguala a massa; a variável relevante é só o material (e sua condutividade).
• Evidência 2: "os alunos afirmam categoricamente que a bandeja de alumínio está numa temperatura mais baixa" → senso comum equivocado: confunde sensação tátil com temperatura real.
• Evidência 3: "que estão em equilíbrio térmico com o ambiente" → dado crucial: as duas bandejas têm a MESMA temperatura, eliminando alternativas que falem em diferença de temperatura.
• Síntese: se as temperaturas são iguais, a diferença na taxa de derretimento só pode vir de uma propriedade que controla a velocidade da troca de calor — a condutividade térmica.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Por que o alumínio "parece" mais frio

A mão (≈34 °C) toca uma superfície mais fria e calor flui dela para o objeto. A intensidade da sensação depende de quão rápido esse calor sai da pele, ou seja, da condutividade do objeto — não de sua temperatura absoluta. Como k do alumínio é centenas de vezes maior, ele extrai calor da pele muito mais rápido, criando a ilusão de estar "mais frio" mesmo estando na mesma temperatura ambiente do plástico. É o mesmo efeito de tocar uma maçaneta de metal e um batente de madeira num dia frio: ambos na temperatura do ambiente, mas o metal "parece" gelado.

Subpasso 4.2 — Aplicando a lógica ao derretimento do gelo

Ao pôr o cubo de gelo (0 °C) sobre cada bandeja (à temperatura ambiente), calor flui da bandeja para o gelo, fundindo-o. Por Φ = k·A·ΔT/L, A, ΔT e L são comparáveis nas duas bandejas — só k muda de forma expressiva. Como a condutividade do alumínio é muito maior, o fluxo de calor Φ entregue ao gelo também é maior, e mais calor por segundo significa fusão mais rápida.

Subpasso 4.3 — Verificação

O raciocínio aponta para a alternativa que atribui o derretimento mais rápido ao alumínio por sua maior condutividade térmica — a alternativa A. Uma única propriedade física (condutividade alta do alumínio) explica tanto a sensação de frio quanto a fusão mais rápida: são dois efeitos da mesma causa.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.

✅ Correta: com as bandejas na mesma temperatura, só a condutividade térmica explica uma diferença na velocidade de transferência de calor. O alumínio conduz muito mais rápido, entregando mais energia ao gelo por segundo.

B) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.

❌ Incorreta: contraria o enunciado, que garante equilíbrio térmico (mesma temperatura). Repete o erro dos alunos, tratando sensação tátil como diferença real de temperatura.

C) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.

❌ Incorreta: capacidade térmica (C = m·c) mede a energia necessária para variar a temperatura de um corpo — está ligada ao armazenamento de energia, não à velocidade de transferência para outro corpo. Não determina a rapidez do derretimento.

D) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.

❌ Incorreta: é a "meia-verdade" mais traiçoeira — acerta o vencedor (alumínio), mas erra a justificativa. Calor específico (c) descreve quanta energia por unidade de massa altera a temperatura da própria bandeja; não rege a rapidez da troca de calor com o gelo, que é controlada pela condutividade térmica, grandeza fisicamente distinta.

E) com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.

❌ Incorreta: mesmo que a variação final de temperatura seja parecida, isso nada diz sobre a taxa de fusão, que depende do fluxo instantâneo de calor — controlado pela condutividade, muito diferente entre os materiais.

🏆 Gabarito: A — o gelo derrete mais rápido na bandeja de alumínio porque, estando as duas na mesma temperatura, é a maior condutividade térmica do alumínio que permite transferir calor ao gelo com mais rapidez.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: como o enunciado garante equilíbrio térmico, a alternativa B cai por contradizer o texto; entre as que apontam o alumínio (A e D), só A usa a grandeza fisicamente correta — condutividade térmica, não calor específico.
• Padrão de cobrança: o ENEM explora o "erro de senso comum" de achar que metal é naturalmente mais frio, testando se o estudante distingue sensação térmica (subjetiva, ligada à condutividade) de temperatura real (objetiva).
• Generalização: sempre que a questão perguntar "por que X parece mais quente/frio que Y ao toque", a resposta está na condutividade térmica dos materiais, não em suas temperaturas reais.
• Dica de eliminação rápida: releia o enunciado atrás de dados de temperatura — se ele afirma equilíbrio térmico, elimine na hora qualquer alternativa que fale em temperaturas diferentes (aqui, B). Depois separe as grandezas: condutividade controla velocidade de troca de calor; calor específico e capacidade térmica controlam energia armazenada — só a primeira responde "qual é mais rápido".
• Conexões: tema ligado à calorimetria (calor específico, capacidade térmica) e a aplicações práticas, como panelas de alumínio para cozinhar rápido e cabos de plástico em utensílios para não conduzir calor até a mão.