Questão 129 do ENEM 2023 — Química
Com o objetivo de demonstrar a transferência de energia de um sistema para outro, um professor solicitou a seus alunos que determinassem o calor de combustão de alguns alimentos e, para auxiliar nessa tarefa, forneceu um quadro que apresenta cinco alimentos identificados por números e seus respectivos calores de combustão.
Alimento Calor de combustão (cal/g)
I 15
II 120
III 160
IV 240
V 400
Posteriormente, entregou uma amostra de 0,5 g de um alimento indeterminado a um dos estudantes, que realizou o seguinte procedimento experimental: colocou 4 mL de água em um tubo de ensaio e mediu a temperatura, encontrando 20 °C. Em seguida, o estudante queimou o alimento recebido, abaixo do tubo de ensaio contendo a água, o que elevou a temperatura da água para 50 °C. Considere que, nas condições do experimento, a perda de calor para o ambiente é desprezível e o calor específico da água e sua densidade são, respectivamente, 1 cal/(g °C) e 1 g/mL.
Qual alimento do quadro o estudante recebeu do professor?
Resolução comentada
A questão pede que você descubra o calor de combustão do alimento a partir da energia absorvida pela água, usando calorimetria.
Se a perda de calor é desprezível, todo o calor liberado pela queima do alimento foi absorvido pela água. Com densidade de 1 g/mL, os 4 mL de água têm 4 g. Use Q = m · c · ΔT.
Q = 4 g · 1 cal/(g · °C) · (50 − 20) °C = 4 · 1 · 30 = 120 cal
Esse calor veio da queima de 0,5 g de alimento.
Calor de combustão = 120 cal / 0,5 g = 240 cal/g
A resposta é o alimento IV, cujo calor de combustão é 240 cal/g. Quem esquece de dividir pela massa de 0,5 g encontraria 120 cal/g (alimento II); quem usa a massa errada ou troca os valores cai em outras linhas do quadro. Só 240 cal/g aparece como resultado correto do cálculo.