Fuvest · Física

Questões de Termologia e calorimetria da Fuvest

15 questões oficiais da Fuvest sobre Termologia e calorimetria, de 2007 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 6 fáceis, 9 médias.

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6 questões de Termologia e calorimetria resolvidas

Questão 1 · Fuvest 2026 · Questão 71média

Para muitas pessoas, um ovo perfeitamente cozido tem uma gema cremosa e uma clara firme. A gema atinge uma textura cremosa a 65 °C, mas a clara fica totalmente firme a 85 °C.

Métodos comuns de cozimento frequentemente resultam em um ovo com clara e gema duras (1), um ovo com clara dura e gema cremosa (2) ou um ovo com clara e gema cremosas (3).

Pesquisadores da Universidade de Nápoles, entretanto, perceberam que alternar o cozimento dos ovos em água a 100 °C e 30 °C a cada dois minutos, totalizando 32 minutos (4), faz com que as duas regiões do ovo (clara e gema) respondam de formas diferentes às temperaturas alternadas. Aplicando o método estudado (4), a temperatura da clara oscila antes de finalmente se estabilizar em torno de 85 °C, enquanto a temperatura da gema sobe lentamente até atingir 67 °C, quando chega à consistência desejada.

A figura a seguir compara o ovo cozido para cada um dos métodos descritos.

Di Lorenzo, E., Romano, F., Ciriaco, L. et al. “Periodic cooking of eggs”. Commun Eng 4, 5 (2025). Adaptado.

Suponha que, em cada método de cozimento, cada parte do ovo (clara e gema) seja aquecida de uma temperatura inicial de 20 °C até as respectivas temperaturas finais apresentadas na figura. A quantidade de calor total recebida Q_n pelo conjunto gema + clara para o método de cozimento (n = 1, 2, 3, 4), em ordem crescente, é:

Note e adote:

Calor específico a pressão constante:

Clara: 3,8 J/g.K; Gema: 3,1 J/g.K.

Massa do ovo = 50 g.

Assuma que a massa da clara seja igual à da gema.

A
Q₄ < Q₁ < Q₃ < Q₂
B
Q₃ < Q₄ < Q₂ < Q₁
C
Q₁ < Q₃ < Q₂ < Q₄
D
Q₃ < Q₂ < Q₄ < Q₁
E
Q₄ < Q₃ < Q₁ < Q₂

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Gabarito: B

1. Massas: o ovo tem 50 g e clara e gema têm a mesma massa, então 25 g cada.

2. Calor de cada método: Q = m·c·ΔT, partindo de 20 °C.

(1) clara 100 °C, gema 100 °C: 25·(3,8·80 + 3,1·80) = 25·552 = 13 800 J
(2) clara 97 °C, gema 82 °C: 25·(3,8·77 + 3,1·62) = 25·(292,6 + 192,2) = 12 120 J
(3) clara 65 °C, gema 65 °C: 25·(3,8·45 + 3,1·45) = 25·310,5 ≈ 7 763 J
(4) clara 85 °C, gema 67 °C: 25·(3,8·65 + 3,1·47) = 25·(247 + 145,7) ≈ 9 818 J

3. Ordem crescente: Q₃ < Q₄ < Q₂ < Q₁.

Nem é preciso calcular tudo: o ovo (1) é o mais quente nas duas partes (maior Q) e o (3) o mais frio (menor Q). Entre (2) e (4), o (2) tem clara e gema mais quentes, então Q₂ > Q₄.

Por que as outras atraem: quem acha que o método (4), mais longo, gasta mais calor marca C. Mas o calor recebido depende só das temperaturas finais, não do tempo de cozimento.

Resposta: B

Dica: em comparações de Q = m·c·ΔT, compare primeiro os ΔT; muitas vezes a ordem sai sem conta.

Questão 2 · Fuvest 2025 · Questão 59fácil

Quando uma barra de um certo material é aquecida até uma temperatura T a partir de uma temperatura inicial T₀, seu comprimento inicial L₀ sofre um aumento ΔL dado por ΔL = α L₀ (T − T₀), sendo α o coeficiente de expansão linear, que depende do material. O gráfico a seguir mostra curvas de expansão linear para barras feitas de três materiais distintos.

Com base no gráfico e nas informações apresentadas, é correto afirmar:

A
O gráfico mostra curvas para três barras que possuem o mesmo comprimento à temperatura de 30°C.
B
Em um processo de aquecimento entre 100°C e 200°C, o comprimento da barra de cobre aumenta em 0,1 m.
C
O coeficiente de expansão linear do alumínio é maior do que o do cobre.
D
Partindo de 0°C, aumentar em 10 cm o comprimento da barra de polietileno requer elevar sua temperatura até 50°C.
E
Duas barras de comprimentos 5 m e 10 m a 0°C, feitas do mesmo material, sofrem iguais incrementos de comprimento quando levadas de 0°C a 100°C.

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Gabarito: D

No gráfico, as três barras têm 10,0 m a 0 °C. A barra de polietileno passa de 10,0 m para 10,1 m quando a temperatura vai de 0 °C a 50 °C: aumento de 0,1 m = 10 cm. A alternativa D está certa.

Por que as outras erram:
- A: as curvas partem juntas de 10,0 m a 0 °C; a 30 °C já têm comprimentos diferentes.
- B: o cobre vai de 10,05 m (100 °C) para 10,10 m (200 °C): aumento de 0,05 m, não 0,1 m.
- C: no gráfico, a reta do alumínio é menos inclinada que a do cobre; logo, seu coeficiente é menor.
- E: pela fórmula ΔL = α L₀ ΔT, a dilatação é proporcional a L₀; a barra de 10 m dilata o dobro da de 5 m.

Resposta: D

Dica: em gráficos de L × T com o mesmo L₀, a inclinação da reta (α L₀) compara os coeficientes de dilatação.

Questão 3 · Fuvest 2024 · Questão 71média

Para esfriar um copo contendo 250 mL de água fervente (100°C), é comum utilizar o seguinte método:

Passo 1. Colocar esse copo dentro de uma vasilha em contato com 1 litro de água à temperatura ambiente (25°C), como mostrado na figura.

Passo 2. Esperar que entrem em equilíbrio térmico.

Passo 3. Tirar o copo e trocar a água da vasilha por outro litro de água à temperatura ambiente.

Passo 4. Colocar o copo em contato com a água “nova” e esperar que entrem em equilíbrio térmico.

Após o passo (4) desse método, a temperatura da água no copo será aproximadamente:

A
14°C
B
28°C
C
40°C
D
60°C
E
84°C

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Gabarito: B

Só há troca de calor entre a água do copo e a da vasilha. Como as duas substâncias são água (mesmo calor específico), a temperatura de equilíbrio é a média ponderada pelas massas (1 mL de água ≈ 1 g).

1. Primeiro equilíbrio (250 g a 100 °C com 1000 g a 25 °C):

T₁ = (250 × 100 + 1000 × 25) ÷ (250 + 1000)
T₁ = (25 000 + 25 000) ÷ 1250 = 40 °C

2. Segundo equilíbrio (o copo agora a 40 °C com 1000 g novos a 25 °C):

T₂ = (250 × 40 + 1000 × 25) ÷ 1250
T₂ = (10 000 + 25 000) ÷ 1250 = 28 °C

Resposta: B (28 °C).

Por que as outras atraem: 40 °C (C) é a temperatura depois do passo 2, esquecendo a troca da água. 14 °C (A) seria abaixo da temperatura ambiente, impossível sem outra fonte fria.

Dica: em misturas da mesma substância sem mudança de estado, a temperatura final é a média das temperaturas ponderada pelas massas; nunca sai do intervalo entre elas.

Questão 4 · Fuvest 2022 · Questão 50fácil

Um bom café deve ser preparado a uma temperatura pouco acima de 80 °C. Para evitar queimaduras na boca, deve ser consumido a uma temperatura mais baixa. Uma xícara contém 60 mL de café a uma temperatura de 80 °C. Qual a quantidade de leite gelado (a uma temperatura de 5 °C) deve ser misturada ao café para que a temperatura final do café com leite seja de 65 °C?

Note e adote:
Considere que o calor específico e a densidade do café e do leite sejam idênticos.

A
5 mL
B
10 mL
C
15 mL
D
20 mL
E
25 mL

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Gabarito: C

Com mesmo calor específico e mesma densidade, a massa é proporcional ao volume, e o calor cedido pelo café é igual ao recebido pelo leite:

1. Calor cedido pelo café: 60 × (80 − 65) = 60 × 15 = 900 (em mL · °C).

2. Calor recebido pelo leite: V × (65 − 5) = 60V.

3. Equilíbrio: 60V = 900 → V = 15 mL.

Resposta: C

Dica: em misturas com mesmo c e mesma densidade, vale a "média ponderada": T_final = (V₁T₁ + V₂T₂) ÷ (V₁ + V₂). Confira: (60 × 80 + 15 × 5) ÷ 75 = 65 °C.

Questão 5 · Fuvest 2020 · Questão 2média

Equipamentos domésticos chamados de vaporizadores para roupa utilizam o vapor de água gerado por um sistema de resistências elétricas a partir de água líquida. Um equipamento com potência nominal de 1.600 W foi utilizado para passar roupas por 20 minutos, consumindo 540 mL de água. Em relação ao gasto total de energia do equipamento, o gasto de energia utilizado apenas para vaporizar a água, após ela já ter atingido a temperatura de ebulição, equivale a, aproximadamente,

A
0,04%.
B
0,062%.
C
4,6%.
D
40%.
E
62%.

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Gabarito: E

1. Energia total gasta pelo aparelho

E = P × t = 1.600 W × (20 × 60 s) = 1.600 × 1.200 = 1,92 × 10⁶ J = 1.920 kJ

2. Energia para vaporizar a água

540 mL de água = 540 g (densidade 1 g/mL)

n = 540 ÷ 18 = 30 mol

Q = 30 mol × 40 kJ/mol = 1.200 kJ

3. Porcentagem

1.200 ÷ 1.920 = 0,625 ≈ 62%

B (0,062%): mistura kJ com J e erra por um fator 1.000.

Resposta: E

Dica: potência × tempo (em segundos) dá energia em joules; compare sempre na mesma unidade (J ou kJ).

Questão 6 · Fuvest 2019 · Questão 21média

Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30 °C e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de –10 °C. Após o equilíbrio térmico,

A
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 °C.
B
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 °C.
C
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 °C.
D
nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 °C.
E
o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é –2 °C.

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Gabarito: A

1. Calor que a água pode ceder até 0 °C:
200 × 1,0 × 30 = 6.000 cal

2. Calor para o gelo chegar a 0 °C e derreter:
- Aquecer de −10 °C a 0 °C: 50 × 0,5 × 10 = 250 cal
- Fundir: 50 × 80 = 4.000 cal
- Total: 4.250 cal

Como 6.000 > 4.250, todo o gelo derrete e sobram 1.750 cal.

3. Aquecer os 250 g de água a 0 °C com o que sobrou:
1.750 = 250 × 1,0 × T → T = 7 °C

Resposta: A

Por que as outras atraem: D é o que aconteceria se o calor da água não bastasse para derreter o gelo; C (20 °C) esquece o calor latente de fusão.

Dica: em mistura com gelo, compare primeiro o calor disponível até 0 °C com o necessário para derreter tudo. Só depois calcule a temperatura final.