Questão 79 do ENEM 2015 — Ciências da Natureza

O objetivo da questão é identificar qual propriedade física torna um fluido arrefecedor eficiente para resfriar um motor de combustão interna.

Para que o sistema de refrigeração funcione corretamente, o fluido precisa circular pelo motor e absorver a maior quantidade possível de calor ($Q$) sem que a sua própria temperatura sofra um aumento drástico. Se a temperatura do fluido subir muito rápido, ele pode atingir seu ponto de ebulição e evaporar, o que prejudicaria o sistema e poderia causar danos graves ao motor.

A grandeza física que mede a capacidade de uma substância de absorver calor sem variar muito a sua temperatura é o calor específico ($c$). Podemos ver isso pela equação fundamental da calorimetria:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

Isolando a variação de temperatura ($\Delta T$), temos:

$\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}$

Observe que a variação de temperatura ($\Delta T$) é inversamente proporcional ao calor específico ($c$). Portanto, quanto maior for o calor específico do fluido, menor será a sua variação de temperatura ao absorver uma mesma quantidade de calor ($Q$). Isso significa que um fluido com alto calor específico consegue "estocar" muita energia térmica sem esquentar demais, sendo ideal para a função de arrefecimento.

Vamos analisar por que as outras alternativas estão incorretas:

• Alto calor latente de fusão: o calor latente de fusão está relacionado à mudança de estado físico de sólido para líquido. Como o fluido já é líquido e não passa por fusão no motor, essa propriedade não é relevante aqui.
• Baixa condutividade térmica: a condutividade térmica mede a facilidade com que o calor se propaga pelo material. Um fluido arrefecedor precisa absorver calor do motor e liberá-lo no radiador rapidamente, logo, ele deveria ter uma alta condutividade térmica, e não baixa.
• Baixa temperatura de ebulição: se o fluido tivesse uma baixa temperatura de ebulição, ele ferveria e passaria para o estado gasoso muito facilmente dentro do motor, o que causaria um aumento perigoso de pressão e falhas no sistema de refrigeração.
• Alto coeficiente de dilatação térmica: um alto coeficiente de dilatação faria com que o volume do fluido aumentasse muito ao ser aquecido, o que também poderia causar problemas de pressão excessiva nas mangueiras e no radiador.

Portanto, a propriedade essencial para que o fluido cumpra seu objetivo com maior eficiência é ter um alto calor específico.