Questão 128 do ENEM 2020 — Física
Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam-se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico 4,0 kJ kg–1 K–1 e a densidade 1 kg L–1.
Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para a redução da temperatura da água do aquário?
Resolução comentada
Como o aquecedor de 50 W mantém a temperatura estável, ele repõe exatamente o calor perdido pelo aquário por hora; desligado por 1h, perde-se Q = 50 W × 3600 s = 180 000 J. Com massa de água de 50 kg (50 L) e calor específico 4,0 kJ/kg·K, a queda de temperatura é ΔT = Q/(m·c) = 180/(50×4,0) = 0,9 °C.
Quem usa a potência de 50 W como se fosse a energia total perdida durante um dia inteiro, ou erra a conversão de litros para quilogramas, chega facilmente a valores bem maiores, como 3,6 °C ou 4,0 °C — mas a conta deve usar exatamente a energia perdida durante a 1 hora sem aquecimento.