Uma nutricionista recebe a incumbência de medir o conteúdo calórico de um certo alimento. Para isso, ela prepara o seguinte experimento. Primeiro, coloca uma quantidade de água dentro de um recipiente termicamente isolado. Em seguida, põe o alimento dentro de uma cápsula rica em oxigênio, mergulha-a na água, e, por meio de uma centelha, faz o alimento entrar em combustão, aguardando até ele ser completamente consumido pela chama, enquanto mede o aumento de temperatura da água.
Um estudante, observando o experimento ser realizado, fez as seguintes observações:
l) é essencial medir a quantidade de água envolvida no experimento;
II) o recipiente termicamente isolado recebe o nome de calorímetro, porque age como aparato de medição de calor;
III) o material de que é feita a cápsula não importa para o sucesso do experimento porque, se esperarmos tempo suficientemente longo, ele entrará em equilíbrio com a água;
IV) após o experimento, mede-se a variação total de temperatura da água e divide-se pela massa de água, resultando na quantidade de calorias que se desejava medir.
A respeito dessas afirmações, é(são) correta(s):
a. I e II
b. todas
c. I, II e IV
d. somente a II
e. Il e IV

Passo 1

O enunciado descreve um experimento de calorimetria (mais precisamente um calorímetro tipo “bomb”) em que se queima um alimento dentro de uma cápsula imersa em água, medindo‐se o aumento de temperatura da água para calcular o conteúdo calórico do alimento. Para resolver, precisamos usar a relação fundamental da calorimetria:
Q = m_{\text{água}} \, c_{\text{água}} \, \Delta T_{\text{água}}ááá
onde m_{\text{água}}á é a massa de água, c_{\text{água}}á é o calor específico da água e \Delta T_{\text{água}}á é a variação de temperatura da água.

Passo 2

Analisando a afirmação I: “é essencial medir a quantidade de água envolvida no experimento”.
Para calcular o calor absorvido pela água, usamos Q = m_{\text{água}}\,c_{\text{água}}\,\Delta Táá. Se não soubermos m_{\text{água}}á, não conseguimos determinar Q.
Portanto, I é correta.

Passo 3

Analisando a afirmação II: “o recipiente termicamente isolado recebe o nome de calorímetro, porque age como aparato de medição de calor”.
De fato, um “calorímetro” é exatamente o aparelho termicamente isolado usado para medir trocas de calor.
Logo, II é correta.

Passo 4

Analisando a afirmação III: “o material de que é feita a cápsula não importa para o sucesso do experimento porque, se esperarmos tempo suficientemente longo, ele entrará em equilíbrio com a água”.
Na prática, a cápsula e o sistema todo têm calor próprio (capacidade térmica) que interfere na medida; normalmente se corrige o resultado incluindo o calor absorvido pela própria cápsula e pelas paredes do calorímetro. Portanto, o material importa e não basta esperar o equilíbrio.
Assim, III é falsa.

Passo 5

Analisando a afirmação IV: “após o experimento, mede-se a variação total de temperatura da água e divide-se pela massa de água, resultando na quantidade de calorias que se desejava medir”.
Para encontrar o calor liberado pelo alimento, calcula-se primeiro
Q = m_{\text{água}}\,c_{\text{água}}\,\Delta T_{\text{água}}.ááá
Em seguida, para obter o conteúdo calórico por grama de alimento, divide-se Q pela massa do alimento, não pela massa de água. Dividir por m_{\text{água}}á daria apenas c_{\text{água}}\Delta Tá, um valor que não corresponde ao “conteúdo calórico do alimento”.
Logo, IV é falsa.

Resposta

a. I e II

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