Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C.
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?
A) A
B) B
C) C
D) D
E) E
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física (Termometria, Variação Percentual, Temperatura de Equilíbrio).
📔 Nível da Questão: Médio (ENEM).
✅ Gabarito: D) Selo D (entre 40% e 55%)
🎯 Tema/Objetivo Geral: Calcular a variação percentual da temperatura da água após 6 horas e classificar a garrafa térmica com base na tabela de selos.
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1. Comando da questão
📌 “Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?”
1.2. O que devemos fazer?
📌 Calcular a temperatura de equilíbrio da mistura inicial e depois a variação percentual após 6 horas para ver em qual faixa da tabela ela se encaixa.
1.3. Dica Geral
📌 ⚠️ Toda vez que houver mistura de líquidos com diferentes temperaturas e proporções, use a média ponderada para descobrir a temperatura inicial!
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1. Cálculo da temperatura de equilíbrio (T₀)
A mistura foi feita com:
- 1 parte de água a 10 ºC
- 2 partes de água a 40 ºC
Usamos a média ponderada:
T₀ = (1 × 10 + 2 × 40) / 3
T₀ = (10 + 80) / 3
T₀ = 90 / 3 = 30 ºC
🔹 Essa é a temperatura inicial da garrafa (T₀).
2.2. Temperatura após 6 horas (Tf)
A questão informa que a temperatura final foi:
Tf = 16 ºC
2.3. Cálculo da variação de temperatura (ΔT)
ΔT = T₀ – Tf
ΔT = 30 – 16 = 14 ºC
2.4. Cálculo da variação percentual
Variação (%) = (ΔT / T₀) × 100
Variação (%) = (14 / 30) × 100 = 46,66 %
🔹 Passo 3: Interpretação da Tabela
| Tipo de selo | Variação percentual (%) |
|---|---|
| A | menor que 10 |
| B | entre 10 e 25 |
| C | entre 25 e 40 |
| D | entre 40 e 55 |
| E | maior que 55 |
Resultado:
📌 Como a variação foi de 46,66%, o selo correto é o D.
🔹 Passo 4: Análise das Alternativas
- A) ❌ Menor que 10% → muito eficiente, não corresponde.
- B) ❌ 10% a 25% → mais eficiente que o caso descrito.
- C) ❌ 25% a 40% → ainda não suficiente.
- D) ✅ Correto! A variação está entre 40% e 55%.
- E) ❌ Acima de 55% → eficiência muito baixa, também não é o caso.
🔹 Passo 5: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão:
📌 A temperatura inicial da água era 30 ºC e caiu para 16 ºC após 6 horas, uma variação de 46,66%.
✅ Alternativa correta: D
Resumo Final:
A garrafa teve uma perda térmica significativa, mas ainda dentro de uma faixa aceitável, sendo classificada com o selo D, que corresponde à variação entre 40% e 55%.
