Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 102 do Enem 2019: a razão entre as condutividades dos recipientes

Enem 2019 · 2º dia · caderno azul · Física · Termologia

Nos outros cadernos: amarelo 122 · cinza 112 · rosa 107

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B 0,67.

O objetivo de recipientes isolantes térmicos é minimizar as trocas de calor com o ambiente externo. Essa troca de calor é proporcional à condutividade térmica k e à área interna das faces do recipiente, bem como à diferença de temperatura entre o ambiente externo e o interior do recipiente, além de ser inversamente proporcional à espessura das faces.

A fim de avaliar a qualidade de dois recipientes A (40 cm × 40 cm × 40 cm) e B (60 cm × 40 cm × 40 cm), de faces de mesma espessura, uma estudante compara suas condutividades térmicas kA e kB. Para isso suspende, dentro de cada recipiente, blocos idênticos de gelo a 0 °C, de modo que suas superfícies estejam em contato apenas com o ar. Após um intervalo de tempo, ela abre os recipientes enquanto ambos ainda contêm um pouco de gelo e verifica que a massa de gelo que se fundiu no recipiente B foi o dobro da que se fundiu no recipiente A.

A razão kA/kB é mais próxima de

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Resolução comentada

O que a questão pede

A razão entre as condutividades térmicas de A e B.

O calor que entra

O calor que entra em cada recipiente derrete o gelo. Com a mesma espessura, a mesma diferença de temperatura e o mesmo tempo:

Q∝k⋅AQ \propto k \cdot A

As áreas internas

  • A (cubo de 40 cm): 6 × (40 × 40) = 9 600 cm²
  • B (60 × 40 × 40): 4 × (60 × 40) + 2 × (40 × 40) = 9 600 + 3 200 = 12 800 cm²

A razão

Em B derreteu o dobro de gelo, então recebeu o dobro de calor:

kB⋅12 800=2⋅kA⋅9 600k_B \cdot 12\,800 = 2 \cdot k_A \cdot 9\,600 kAkB=12 80019 200≈0,67\frac{k_A}{k_B} = \frac{12\,800}{19\,200} \approx 0{,}67

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    Considera só o dobro de gelo derretido e esquece que B tem área maior: parte do calor a mais em B vem da área, e não da condutividade. (20,5% marcaram)

  • C

    Foi a segunda mais marcada. É a razão entre as áreas (9 600 ÷ 12 800), sem levar em conta o dobro de gelo. (22,4% marcaram)

  • D

    É o inverso da razão das áreas: troca a posição dos recipientes. (17,7% marcaram)

  • E

    Inverte a razão e ainda ignora as áreas. (13,8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.710.335 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 836 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 3ª mais difícil de 44 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram25,3%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 7 · Competência 2Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida.
Como os candidatos responderam
  • A20,5%
  • B25,3% ✓ gabarito
  • C22,4%
  • D17,7%
  • E13,8%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50022,6%
  • 500 a 60029,5%
  • 600 a 70031,3%
  • 700 ou mais34,3%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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