ENEM 2018 segunda aplicação
Bebidas podem ser refrigeradas de modo mais rápido utilizando-se caixas de isopor contendo gelo e um pouco de sal grosso comercial. Nesse processo ocorre o derretimento do gelo com consequente formação de líquido e resfriamento das bebidas. Uma interpretação equivocada, baseada no senso comum, relaciona esse efeito à grande capacidade do sal grosso de remover calor do gelo.
Do ponto de vista científico, o resfriamento rápido ocorre em razão da
variação da solubilidade do sal.
alteração da polaridade da água.
elevação da densidade do líquido.
modificação da viscosidade do líquido.
diminuição da temperatura de fusão do líquido.
Resolução
A questão descreve o uso de sal grosso e gelo para refrigerar bebidas rapidamente, mencionando que o gelo derrete e forma líquido. Pede-se a explicação científica para o resfriamento rápido.
1. Identificação do Fenômeno: O processo envolve a mistura de sal (soluto) com gelo (água no estado sólido, o solvente). O resultado é um resfriamento mais eficiente do que usar apenas gelo.
2. Conceito Físico-Químico Chave: A adição de um soluto não volátil (como o sal, NaCl) a um solvente (água) altera algumas propriedades do solvente. Essas alterações são conhecidas como propriedades coligativas. Uma dessas propriedades é a diminuição do ponto de fusão (ou ponto de congelamento) do solvente.
3. Aplicação ao Problema: A água pura congela a 0°C e derrete a 0°C (sob pressão atmosférica padrão). Quando o sal é adicionado ao gelo, ele começa a se dissolver na fina camada de água líquida que sempre existe na superfície do gelo, mesmo abaixo de 0°C, ou no líquido formado pelo derretimento inicial. Essa solução de água e sal tem um ponto de congelamento (e de fusão) inferior a 0°C.
4. Mecanismo de Resfriamento: O gelo, em contato com a água salgada, continuará a derreter mesmo que a temperatura da mistura esteja abaixo de 0°C (por exemplo, -5°C, -10°C, dependendo da concentração de sal). O processo de fusão (derretimento do gelo) é endotérmico, ou seja, absorve calor do ambiente. Como a fusão agora ocorre a uma temperatura mais baixa, a mistura (gelo + água salgada) pode atingir e manter temperaturas significativamente abaixo de 0°C enquanto houver gelo derretendo.
5. Consequência: As bebidas imersas nessa mistura de gelo e água salgada, que está a uma temperatura inferior a 0°C, perdem calor para a mistura muito mais rapidamente do que se estivessem em contato apenas com gelo e água pura a 0°C. Isso resulta no resfriamento rápido mencionado.
6. Conclusão: O resfriamento rápido ocorre porque a adição de sal diminui a temperatura de fusão da água (gelo), permitindo que o processo endotérmico de derretimento ocorra a temperaturas abaixo de 0°C, extraindo calor das bebidas de forma mais eficaz.
Portanto, a explicação científica correta é a diminuição da temperatura de fusão do líquido (água) devido à adição do soluto (sal).
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos
- Mudanças de Fase: A transição entre estados da matéria (sólido, líquido, gasoso). A fusão (sólido para líquido) é um processo endotérmico (absorve calor). O ponto de fusão é a temperatura em que isso ocorre.
- Soluções: Misturas homogêneas de um soluto (substância dissolvida) em um solvente (substância que dissolve).
- Propriedades Coligativas: Propriedades das soluções que dependem da quantidade (concentração) de partículas de soluto dissolvidas, e não da sua natureza química. As principais são: tonoscopia (abaixamento da pressão de vapor), ebulioscopia (elevação do ponto de ebulição), crioscopia (abaixamento do ponto de congelamento/fusão) e osmose (pressão osmótica).
- Crioscopia (Diminuição do Ponto de Fusão/Congelamento): Quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente, a temperatura na qual o solvente congela (ou o sólido derrete) diminui. Para a água, o ponto de congelamento/fusão normal é 0°C. Adicionar sal (NaCl) faz com que a água salgada congele/derreta a temperaturas inferiores a 0°C.
Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.
