Questão 7 de Calor latente e conservação de alimentos estilo ENEM resolvida

Enunciado

Para transportar alimentos, uma associação usa uma caixa térmica contendo uma bolsa com 0,80 kg de gelo, inicialmente a −10 °C. Durante o trajeto, o calor que atravessa as paredes chega integralmente ao gelo, a uma taxa constante de 20 J/s. A associação considera que a proteção térmica termina no instante em que todo o gelo derrete. Despreze a capacidade térmica da bolsa e adote, para o gelo, calor específico de $2{,}0\times10^3\ \mathrm{J/(kg\cdot{}^{\circ}C)}$ e calor latente de fusão de $3{,}6\times10^5\ \mathrm{J/kg}$. O maior tempo de transporte permitido por esse critério é de, aproximadamente,

• A: 0,22 h.
• B: 3,78 h.
• C: 4,00 h.
• D: 4,22 h.
• E: 8,22 h.

Resolução comentada

Resposta: D

Há duas etapas: aquecer o gelo de −10 °C a 0 °C e fundi-lo. Na primeira, $Q_1=mc\Delta T=0{,}80\times2000\times10=16000\ \mathrm{J}$. Na segunda, $Q_2=mL=0{,}80\times360000=288000\ \mathrm{J}$. O tempo total é $(Q_1+Q_2)/20=15200\ \mathrm{s}\approx4{,}22\ \mathrm{h}$. 0,22 h contabiliza apenas o aquecimento; 3,78 h subtrai indevidamente a energia de aquecimento da de fusão; 4,00 h omite o aquecimento; 8,22 h duplica o tempo de fusão. O cálculo termina antes do aquecimento da água líquida.