Questão 134 — ENEM 2019Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Fenômenos de superfície (tensão superficial e capilaridade)
• ⚡ Nível: Médio — a questão é de fácil leitura, mas exige diferenciar "capilaridade" de "absorção simples" e descartar distratores fisicamente plausíveis (evaporação, densidade, viscosidade).
• 🎯 Tema/Habilidade: Capilaridade em meios porosos — compreender fenômenos naturais cotidianos a partir de leis físicas (interpretação de um experimento caseiro à luz de um conceito científico formal).
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno físico explica, cientificamente, o fato de o etanol subir pelo papel vencendo a força da gravidade?"
• Palavras-chave decisivas: superando a gravidade, comportamento peculiar, do ponto de vista científico
• Armadilha típica: aceitar a explicação "leiga" dada no próprio enunciado ("absorção do líquido pelo papel") como se fosse a resposta certa, ou marcar "evaporação" só porque o etanol é um líquido volátil — nenhuma das duas nomeia o mecanismo físico real.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar a força/fenômeno responsável por deslocar um líquido para cima, contra o próprio peso, dentro de um material com estrutura fibrosa e porosa.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Capilaridade: fenômeno em que um líquido sobe (ou desce) espontaneamente dentro de um tubo muito fino — o chamado tubo capilar —, resultado do equilíbrio entre a força de adesão do líquido às paredes do tubo e a força de coesão entre as próprias moléculas do líquido.
• Tensão superficial: tendência das moléculas na superfície de um líquido de se atraírem mutuamente, criando uma espécie de "película elástica" que sustenta o menisco e viabiliza a subida capilar.
• Adesão vs. coesão: quando a atração entre o líquido e o material sólido (adesão) supera a atração entre as próprias moléculas do líquido (coesão), o líquido "molha" a superfície, forma um menisco côncavo e é puxado para dentro dos poros.
• Estrutura porosa do papel: o papel é formado por fibras de celulose entrelaçadas, deixando entre si uma rede de canais microscópicos (poros). Cada poro funciona, na prática, como um minúsculo tubo capilar.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "o etanol se desloca sobre a superfície do papel, superando a gravidade" → o líquido sobe verticalmente, ou seja, existe uma força capaz de vencer o próprio peso da coluna de etanol que está subindo — isso descarta explicações passivas como evaporação simples ou apenas "molhar" por gravidade.
• Evidência 2: "adiciona-se um volume de etanol em um copo de vidro e, em seguida, uma folha de papel" → o papel é inserido verticalmente, com apenas a base tocando o etanol, exatamente como mostra a figura (etanol no fundo do copo, papel de filtro de pé, tocando o líquido).
• Evidência 3 (imagem): a ilustração reforça que o papel de filtro fica parcialmente imerso no etanol dentro do copo de vidro — o desenho existe justamente para mostrar que o líquido precisa "subir" pelo papel a partir da base, e não simplesmente escorrer ou se espalhar por gravidade.
• Síntese: o conjunto de pistas aponta para um fenômeno de ascensão de líquido em meio poroso, e não para mudança de estado físico, reação química ou diferença de densidade entre líquidos — trata-se de capilaridade.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificando o sistema físico

O experimento envolve dois materiais: um líquido polar (etanol) e um sólido poroso e fibroso (papel, majoritariamente celulose, também polar por causa dos grupos hidroxila –OH). Entre as fibras de celulose existem espaços extremamente estreitos, da ordem de micrômetros, que funcionam como uma rede de microtubos capilares interligados.

Subpasso 4.2 — Aplicando a física da capilaridade

Como o etanol e a celulose são ambos polares, a força de adesão entre as moléculas de etanol e as paredes dos poros do papel é maior que a força de coesão entre as próprias moléculas de etanol. Isso faz o líquido "molhar" as paredes internas dos poros, formando um menisco côncavo. A tensão superficial do etanol, combinada a essa adesão preferencial, gera uma pressão capilar que empurra a coluna de líquido para cima, poro a poro, até que o peso da coluna elevada se equilibre com a força capilar resultante. Esse mecanismo é exatamente o que se observa em experimentos clássicos de laboratório, como a ascensão de corantes em cromatografia de papel — o mesmo princípio explica por que o etanol "sobe" visivelmente acima do nível em que está no copo.

Subpasso 4.3 — Verificação

Confrontando esse raciocínio com as alternativas, apenas a opção que cita explicitamente os poros do papel como o meio por onde ocorre a ascensão do líquido — ou seja, a capilaridade — descreve corretamente o fenômeno físico observado. As demais alternativas descrevem processos que não deslocam líquido verticalmente contra a gravidade da forma descrita (evaporação, diferença de densidade, reação química ou resistência ao escoamento).

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) evaporação do líquido.

❌ Incorreta: evaporação é a passagem do etanol do estado líquido para o gasoso na superfície exposta ao ar; ela reduz o volume de líquido, mas não é responsável por deslocar o etanol sobre o papel, subindo contra a gravidade. O fenômeno descrito é de transporte de massa líquida através de um meio poroso, não de mudança de estado físico.

B) diferença de densidades.

❌ Incorreta: diferença de densidade explica a separação ou o posicionamento relativo de duas substâncias com densidades distintas (como óleo flutuando sobre água). Aqui há um único líquido (etanol) interagindo com um sólido poroso (papel); não existe comparação de densidades entre líquidos que justifique a subida observada.

C) reação química com o papel.

❌ Incorreta: não há formação de novas substâncias, mudança de cor por reação, liberação de gás ou qualquer evidência de transformação química entre etanol e celulose. O papel apenas serve como meio físico (estrutura porosa) pelo qual o líquido se propaga, sem alterar sua composição.

D) capilaridade nos poros do papel.

✅ Correta: a capilaridade é o fenômeno físico em que forças de adesão entre o líquido e as paredes de canais muito finos (os poros entre as fibras de celulose) superam as forças de coesão internas do líquido, fazendo-o subir contra a gravidade. É exatamente o mecanismo que explica o etanol "escalando" o papel.

E) resistência ao escoamento do líquido.

❌ Incorreta: essa expressão remete à viscosidade, uma propriedade que dificulta o movimento do líquido, funcionando como um freio ao escoamento. Ela não é a causa da ascensão do etanol — pelo contrário, uma viscosidade maior tenderia a retardar a subida capilar, não a promovê-la.

🏆 Gabarito: D — o etanol sobe pelo papel porque os poros microscópicos formados entre as fibras de celulose atuam como tubos capilares: a adesão do líquido polar às paredes desses canais, somada à tensão superficial, gera uma força capaz de vencer a gravidade e puxar o etanol para cima. Esse fenômeno chama-se capilaridade.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa D nomeia corretamente o mecanismo físico — a capilaridade nos poros do papel — que é capaz de deslocar um líquido para cima, contra a gravidade, dentro de um material poroso e fibroso.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de partir de experimentos caseiros ou cotidianos (aqui, um copo, papel e etanol) para testar se o estudante consegue traduzir uma observação empírica ("o líquido sobe pelo papel") em um conceito científico formal (capilaridade), evitando explicações do senso comum como "o papel absorve".
• Generalização: sempre que um enunciado descrever um líquido subindo espontaneamente por um material poroso, fibroso ou por um tubo muito fino — vencendo a gravidade — o fenômeno-chave a buscar é a capilaridade, resultado da relação entre adesão, coesão e tensão superficial.
• Dica de eliminação rápida: descarte de imediato explicações que não envolvem transporte de líquido por um meio sólido (evaporação muda de estado, reação química altera composição) e as que remetem a atrito/freio ao movimento (resistência ao escoamento), pois o enunciado pede uma força que promove o deslocamento, não uma que o impede.
• Conexões: o mesmo princípio da capilaridade explica a ascensão de seiva em plantas (xilema) e é a base da cromatografia em papel, técnica usada para separar pigmentos e substâncias em soluções.