Ciências da NaturezaTermologia (Calorimetria, Termodinâmica e Propagação de Calor)Fácil

Questão de Termologia (Calorimetria, Termodinâmica e Propagação de Calor) — ENEM

Em um projeto de eficiência energética de um centro esportivo, técnicos analisam o custo de aquecer a água de uma piscina olímpica usada em competições e treinos de atletas. Para estimar o consumo de energia, utilizam a relação do calor sensível Q = m · c · ΔT, em que m é a massa de água aquecida, c é o calor específico da água (igual a 4 200 joules por quilograma por grau Celsius) e ΔT é a variação de temperatura desejada. A piscina contém exatamente 2 500 quilogramas de água que precisa ser aquecida de 20 graus Celsius até 28 graus Celsius, temperatura regulamentar das competições de natação. Os técnicos realizam o cálculo para dimensionar o sistema de aquecimento solar a ser instalado na cobertura do centro esportivo. Considerando esses dados e a relação do calor sensível, qual é a quantidade de energia necessária para aquecer essa massa de água?
A8,4 × 10⁷ J
B1,05 × 10⁸ J
C2,1 × 10⁷ J
D3,36 × 10⁷ J
E1,68 × 10⁸ J

Gabarito comentado

O calor sensível (Q = m·c·ΔT) eleva a temperatura sem mudar o estado físico da substância. O alto calor específico da água (4 200 J/kg·°C) significa que ela precisa de muita energia para aquecer, o que justifica o uso de sistemas de aquecimento solar em instalações esportivas visando à eficiência energética.

Resolução passo a passo

O calor sensível é calculado por Q = m · c · ΔT. A massa é m = 2 500 kg, o calor específico da água é c = 4 200 J/(kg·°C) e a variação de temperatura é ΔT = 28 − 20 = 8 °C. Substituindo, Q = 2 500 × 4 200 × 8 = 10 500 000 × 8 = 84 000 000 J = 8,4 × 10⁷ J. O valor 1,05 × 10⁸ J usaria ΔT = 10 °C em vez de 8 °C; 2,1 × 10⁷ J dividiria a massa por dez erroneamente; 3,36 × 10⁷ J aplicaria ΔT = 28 sem descontar os 20 °C iniciais, só que com uma fração da massa; 1,68 × 10⁸ J dobraria o resultado, como se a variação fosse 16 °C. Apenas 8,4 × 10⁷ J combina corretamente os três fatores da equação.

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