ENEM 2022 — Questão 114: Ciências da Natureza

Resolução comentada da questão 114 do ENEM 2022

Resolução

Para resolver essa questão, é necessário entender a relação entre calor específico, massa e variação de temperatura. O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de uma substância em um grau Celsius. Na tabela fornecida, temos os valores do calor específico da água (4,2 J/g°C) e do concreto (0,8 J/g°C).

A variação de temperatura (ΔT) pode ser calculada pela fórmula:

[ \Delta T = \frac{Q}{m \cdot c} ]

onde (Q) é a quantidade de calor absorvida, (m) é a massa e (c) é o calor específico. Para comparar as variações de temperatura entre a água e o concreto, consideramos um volume igual de ambos. A densidade da água é 1.000 kg/m³ e a do concreto é 2.500 kg/m³. Assim, para um volume de 1 m³, a massa de água é 1.000 kg e a do concreto é 2.500 kg.

Calculando a variação de temperatura para cada material, temos:

1. Para a água: [ \Delta T_{água} = \frac{Q}{1000 , \text{kg} \cdot 4,2 , \text{J/g°C}} = \frac{Q}{1000 \cdot 4,2} = \frac{Q}{4200} ]

2. Para o concreto: [ \Delta T_{concreto} = \frac{Q}{2500 , \text{kg} \cdot 0,8 , \text{J/g°C}} = \frac{Q}{2500 \cdot 0,8} = \frac{Q}{2000} ]

Agora, para encontrar a razão entre as variações de temperatura, dividimos ΔT do concreto pela ΔT da água:

[ \frac{\Delta T_{concreto}}{\Delta T_{água}} = \frac{\frac{Q}{2000}}{\frac{Q}{4200}} = \frac{4200}{2000} = 2,1 ]

Portanto, a razão entre as variações de temperatura nas áreas concretadas e alagadas é mais próxima de 2,1.

Por que as outras alternativas estão erradas

(A) 1,0. Essa alternativa sugere que a variação de temperatura seria igual para água e concreto, o que não é verdade, pois o concreto tem um calor específico muito menor, resultando em uma maior variação de temperatura.

(B) Esta é a alternativa correta — ver acima.

(C) 2,5. Essa opção indica uma razão maior do que a calculada. O valor de 2,5 não considera corretamente a diferença significativa entre os calores específicos dos dois materiais.

(D) 5,3. Essa alternativa exagera a diferença entre as variações de temperatura, não levando em conta que a relação entre os calores específicos e as massas não resulta em uma razão tão alta.

(E) 13,1. Essa opção é drasticamente maior que a razão correta. Um valor tão elevado não é compatível com os dados fornecidos, que mostram uma diferença moderada entre os calores específicos da água e do concreto.

Conceito-chave para revisar

A questão testa o conceito de calor específico e sua relação com a variação de temperatura em diferentes materiais. Para aprofundar, é recomendável estudar a termodinâmica, especialmente as propriedades térmicas de substâncias, e como essas propriedades influenciam fenômenos ambientais, como as ilhas de calor urbanas.