(ENEM) 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:
a) variação da solubilidade do sal.
b) alteração da polaridade da água.
c) elevação da densidade do líquido.
d) modificação da viscosidade do líquido.

Passo 1

O enunciado diz que gelo mais um pouco de sal grosso derrete e isso resfria bebidas rapidamente. Pergunta-se qual é a razão científica desse resfriamento, e as alternativas são:
a) variação da solubilidade do sal.
b) alteração da polaridade da água.
c) elevação da densidade do líquido.
d) modificação da viscosidade do líquido.
Informações úteis dadas pelo enunciado:
  • Há gelo sólido inicialmente a cerca de 0^\circ\text{C} (ou abaixo).
  • Adiciona-se sal grosso comercial (cloreto de sódio na prática).
  • O gelo derrete formando água líquida e, nesse processo, as bebidas ficam mais frias.
    O que se pede: identificar, entre as alternativas, a explicação científica para o resfriamento rápido observado.

Passo 2

O ponto-chave físico: quando o sal entra em contato com a superfície do gelo, parte do sal se dissolve na película de água que sempre existe na superfície do gelo. Essa dissolução altera a temperatura à qual a água congela — fenômeno chamado depressão do ponto de congelamento (ou crioscopia). A fórmula que descreve, em primeira aproximação, essa redução do ponto de congelamento é a relação das propriedades coligativas:
\Delta T_f = i\,K_f\,m.
Explicando cada símbolo:
  • \Delta T_f é a diminuição do ponto de congelamento (quanto abaixo de 0^\circ\text{C} a mistura congela agora).
  • i é o fator de van 't Hoff: número de partículas do soluto formadas na dissolução (por exemplo, para \text{NaCl} idealmente i\approx 2, porque se forma \text{Na}^+ e \text{Cl}^-).
  • K_f é a constante crioscópica da água (uma propriedade física da água).
  • m é a molalidade da solução: número de mols de soluto por quilograma de solvente (mol/kg).
Interpretação simples: ao dissolver sal, a água precisa atingir uma temperatura menor que 0^\circ\text{C} para congelar; assim, sob a nova condição, o gelo passa a derreter até que a mistura atinja esse novo equilíbrio mais frio.

Passo 3

Energia envolvida no derretimento: o derretimento do gelo é um processo endotérmico — isto é, consome energia (calor). A energia necessária para fundir uma massa de gelo é dada por
Q = m_{\text{gelo}}\,L_f,
onde:
  • Q é a quantidade de calor absorvida para a fusão;
  • m_{\text{gelo}} é a massa do gelo que derrete;
  • L_f é o calor latente de fusão da água (energia necessária para converter 1\\ \text{kg} de gelo a 0^\circ\text{C} em 1\\ \text{kg} de água a 0^\circ\text{C}).
Quando o sal faz com que mais gelo derreta (porque baixa o ponto de congelamento), esse derretimento consome calor do entorno imediato: a mistura gelo+sal+água e as bebidas próximas. Assim, a temperatura do líquido que envolve as bebidas diminui — é por isso que as bebidas esfriam mais rápido. Em suma: o sal não “suga calor” por si só; ele promove a dissolução que provoca derretimento, e o derretimento consome calor.

Passo 4

Agora avaliando as alternativas com base na explicação física acima:
  • b) alteração da polaridade da água: a adição de sal não altera a natureza polar da água de modo relevante para explicar o efeito de resfriamento; esse não é o mecanismo principal.
  • c) elevação da densidade do líquido: a densidade da solução muda um pouco ao dissolver sal, mas isso não é a razão para o derretimento nem para o resfriamento das bebidas.
  • d) modificação da viscosidade do líquido: a viscosidade também muda muito pouco e não provoca o derretimento extra nem explica a retirada de calor.
  • a) variação da solubilidade do sal: embora a expressão seja um pouco vaga, ela remete ao fato essencial que o sal se dissolve na película líquida sobre o gelo. É justamente essa dissolução (solubilidade do sal na água líquida) que permite a criação da solução salina e, por consequência, a depressão do ponto de congelamento que provoca o derretimento endotérmico e o resfriamento.

Passo 5

Resumo prático para a prova (decora com jeitinho de amigo): frase curta e poderosa — “sal dissolve na água do gelo e reduz o ponto de congelamento; mais gelo derrete e esse derretimento consome calor, esfriando as bebidas.” Quando aparecer uma alternativa que mencione a dissolução/solução e a mudança do ponto de congelamento, escolha-a. Forneça sempre a ideia de que o processo é endotérmico (derretimento) e que é essa absorção de calor que resfria as bebidas.

Resposta

(a)

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