Questão 128 — ENEM 2020Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Calorimetria; calor sensível; potência e energia
• ⚡ Nível: Médio — usar a potência do aquecedor como taxa de perda e calcular ΔT
• 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Relacionar potência, energia e variação de temperatura (Q = m·c·ΔT)
• 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Quanto a água do aquário esfria em 1 h se o aquecedor de 50 W (que compensa a perda) for desligado?"
• Palavras-chave decisivas: aquário 50 L, aquecedor de 50 W compensa a taxa de resfriamento, c = 4,0 kJ/kg·K, ρ = 1 kg/L, 1 h
• Armadilha típica: Esquecer que a taxa de perda = 50 W, ou não converter 1 h em segundos
• O que a resposta precisa demonstrar: Q perdido em 1 h = P·t, depois ΔT = Q/(m·c)

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Taxa de resfriamento = potência do aquecedor: 50 W (para manter a temperatura, o aquecedor repõe o que se perde)
• Energia perdida em 1 h: Q = P·t = 50 W × 3 600 s = 180 000 J = 180 kJ
• Massa da água: 50 L × 1 kg/L = 50 kg; c = 4,0 kJ/kg·K

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "aquecedor de 50 W otimizado para suprir a taxa de resfriamento" → perda = 50 W
• Evidência 2: "desligado por 1 h" → Q = 50 × 3 600 = 180 kJ
• Síntese: ΔT = Q/(m·c) = 180 / (50 × 4,0)

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Energia perdida

Q = P·t = 50 W × 3 600 s = 180 000 J = 180 kJ.

Subpasso 4.2 — Massa da água

m = 50 L × 1 kg/L = 50 kg.

Subpasso 4.3 — Queda de temperatura

ΔT = Q/(m·c) = 180 kJ / (50 kg × 4,0 kJ/kg·K) = 180/200 = 0,9 °C → alternativa C.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 4,0 °C. ❌ Incorreta: muito acima do valor calculado.

B) 3,6 °C. ❌ Incorreta: resultaria de erro na massa ou no calor específico.

C) 0,9 °C. ✅ Correta: ΔT = 180 kJ ÷ (50 × 4,0) = 0,9 °C.

D) 0,6 °C. ❌ Incorreta: subestima a queda de temperatura.

E) 0,3 °C. ❌ Incorreta: valor muito baixo frente à energia perdida.

🏆 Gabarito: C — Em 1 h perdem-se 180 kJ; ΔT = 180/(50×4,0) = 0,9 °C.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: Q = P·t = 180 kJ → ΔT = 0,9 °C (C).
• Padrão de cobrança: o ENEM liga potência (taxa) à energia (Q = P·t) e à calorimetria (Q = mcΔT).
• Generalização: em equilíbrio, a potência do aquecedor iguala a taxa de perda de calor.
• Dica de eliminação rápida: converta 1 h = 3 600 s e use Q = P·t antes de mcΔT.
• Conexões com outros temas: calor sensível; potência; equilíbrio térmico.