(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.
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.
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
(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:
Explicando cada símbolo:
-
é a diminuição do ponto de congelamento (quanto abaixo de a mistura congela agora). -
é o fator de van 't Hoff: número de partículas do soluto formadas na dissolução (por exemplo, para idealmente , porque se forma e ). -
é a constante crioscópica da água (uma propriedade física da água). -
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
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
onde:
-
é a quantidade de calor absorvida para a fusão; -
é a massa do gelo que derrete; -
é o calor latente de fusão da água (energia necessária para converter de gelo a em de água a ).
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)