Questão 109 do ENEM 2024 — Física
A transferência de calor por radiação pode ser observada realizando-se a experiência de colocar a mesma quantidade de água quente em dois copos metálicos com as mesmas características, sendo que a superfície externa de um deles é pintada de preto (copo 1), e a do outro é espelhada (copo 2). Sabe-se que todo material emite e absorve energia radiante e que bons emissores são também bons absorvedores dessa energia.
Ao se colocar um termômetro dentro de cada copo observa-se, após alguns minutos, que a temperatura da água
Resolução comentada
A questão pede para comparar o resfriamento da água quente em dois copos, um de superfície preta e outro espelhada, com foco na perda de calor por radiação.
O enunciado dá a chave: todo material emite e absorve energia radiante, e bons emissores são também bons absorvedores. A superfície preta absorve quase toda a radiação que recebe, portanto também emite muito bem. Já a superfície espelhada reflete a radiação, absorve pouco e, por isso, emite pouco.
Como a água está mais quente que o ambiente, os dois copos perdem energia para o meio. O copo preto, sendo melhor emissor, irradia mais energia por segundo; o copo espelhado irradia menos e retém mais calor. Isso é o mesmo princípio da garrafa térmica, que tem paredes espelhadas.
A resposta é que a temperatura da água do copo preto diminui mais rapidamente do que a do copo espelhado. Dizer que os dois esfriam igualmente ignora a diferença de emissão. Dizer que um dos copos mantém a temperatura constante também é errado, pois ambos estão mais quentes que o ambiente e cedem calor (por condução, convecção e radiação). E trocar os papéis, afirmando que o espelhado esfria mais rápido, contraria a regra de que bom emissor perde calor com maior intensidade.