Questão 122 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia

📋 Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termologia → Mudanças de Fase; Temperatura e Transferência de Calor
• ⚡ Nível: Médio — exige entender que o iglu mantém temperatura acima de 0°C internamente, impedindo a formação de gelo naturalmente.
• 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Relacionar temperatura de solidificação da água com as condições térmicas do interior de um iglu para explicar a necessidade de geladeira.
• 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa

🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Por que é necessária uma geladeira para fazer gelo dentro de um iglu?"
• Palavras-chave decisivas: iglu (habitação de neve/gelo), geladeira para fazer gelo, temperatura interna, solidificação da água
• Armadilha típica: Pensar que o interior do iglu deve ser tão frio quanto o exterior (ambiente ártico) e achar que gelo se formaria naturalmente lá dentro.
• O que a resposta precisa demonstrar: Que o iglu é um isolante térmico eficiente que mantém a temperatura interna acima de 0°C (confortável para esquimós), portanto a água não congela naturalmente — precisando da geladeira.

📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Função do iglu como isolante térmico: A neve/gelo tem baixa condutividade térmica. O iglu cria uma barreira entre o frio externo (pode chegar a -40°C) e o interior aquecido pelo calor corporal dos ocupantes, podendo manter temperatura interna entre -7°C e +16°C.
• Temperatura de solidificação da água: A água se solidifica (congela) a 0°C à pressão atmosférica normal. Para fazer gelo, é necessário reduzir a temperatura da água abaixo de 0°C.
• Paradoxo do iglu: O iglu mantém a temperatura interna acima de 0°C. Para fazer gelo lá dentro, seria necessário um equipamento (geladeira) que extraia calor da água até que ela congele — pois o ambiente interno do iglu já está quente demais para isso ocorrer naturalmente.

🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "habitação de neve/gelo" → construída com material isolante; o interior é aquecido pelo calor dos ocupantes e separado termicamente do exterior frio.
• Evidência 2: "a geladeira é necessária para fazer gelo dentro do iglu" → a situação cômica (precisar de geladeira num ambiente gelado) tem explicação física: o interior do iglu está acima de 0°C.
• Síntese: O iglu mantém temperatura interna acima do ponto de solidificação da água. A geladeira é necessária porque o ambiente interno está quente demais (> 0°C) para congelar água naturalmente.

🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Caracterizar termicamente o iglu

O iglu é construído com blocos de neve compactada. A neve tem condutividade térmica de ~0,1 W/(m·K) — muito menor que o gelo (~2,2 W/(m·K)) e que o ar em movimento. Isso cria isolamento eficiente. O calor gerado pelos corpos dos ocupantes eleva a temperatura interna para valores entre -5°C e +16°C, dependendo do número de pessoas e da ventilação.

Subpasso 4.2 — Aplicar o conceito de ponto de solidificação

A água congela a 0°C. Se a temperatura interna do iglu está acima de 0°C (ex: +5°C a +15°C), colocar água dentro do iglu não resultará em gelo — a água permanecerá líquida pois a temperatura ambiente é maior que 0°C.

Subpasso 4.3 — Justificar a necessidade da geladeira

A geladeira é um dispositivo que remove calor de um compartimento refrigerado, reduzindo sua temperatura abaixo de 0°C. Dentro do iglu aquecido, somente a geladeira pode reduzir a temperatura da água até o ponto de solidificação, produzindo gelo artificialmente.

✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) a temperatura interna do iglu é maior que a de solidificação da água.

✅ Correta: O interior do iglu, aquecido pelo calor corporal dos ocupantes, mantém temperatura acima de 0°C (ponto de solidificação da água). Por isso a água não congela naturalmente lá dentro e é necessária uma geladeira.

B) a umidade dificulta a mudança de fase.

❌ Incorreta: A umidade não impede a solidificação da água. O ponto de solidificação da água pode ser ligeiramente afetado por solutos dissolvidos (abaixamento crioscópico), mas não pela umidade atmosférica. Essa alternativa não tem base física sólida.

C) o ar é isolante térmico.

❌ Incorreta: Embora o ar seja mau condutor de calor, isso é um fato geral e não a razão específica para a necessidade de geladeira no iglu. O iglu é quente por dentro — essa é a causa direta.

D) a temperatura uniforme impede correntes de convecção.

❌ Incorreta: Correntes de convecção não são o mecanismo relevante aqui. A temperatura uniforme (se existisse) não impediria a solidificação — o que importa é se a temperatura está acima ou abaixo de 0°C.

E) a pressão do ar é baixa.

❌ Incorreta: A pressão atmosférica no ártico é normal (aproximadamente 1 atm). Mesmo se fosse menor, afetaria minimamente o ponto de solidificação da água (que aumenta levemente com menor pressão, efeito desprezível nessa escala).

🏆 Gabarito: A — O interior do iglu é aquecido pelo calor corporal dos ocupantes e mantém temperatura acima de 0°C, impedindo a solidificação natural da água. Por isso, é necessária uma geladeira.

🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Resumo do raciocínio: Iglu = isolante térmico → interior quente > 0°C → água não congela naturalmente → necessidade de geladeira para reduzir temperatura abaixo de 0°C.
• Generalização: Paradoxos aparentes (geladeira no iglu, casaco quente no verão) têm explicação física precisa. O ENEM usa esses contextos para testar compreensão conceitual, não memorização.
• Analogia: O mesmo princípio explica por que gelo derrente mais rapidamente em uma câmara fria úmida do que em câmara seca fria: o isolamento do iglu é análogo à embalagem térmica.
• Dica de prova: Em questões de termologia com "paradoxo", identifique a temperatura do sistema em relação ao ponto crítico da transformação de fase (0°C para água). Se T > 0°C, água não congela; se T < 0°C, congela.
• Conexão com cotidiano: Termos como "caixinha de isopor mantém bebidas frias" seguem o mesmo princípio — o isolante impede a troca de calor com o exterior quente, mantendo o interior abaixo da temperatura ambiente.