Questão 109 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

Para entender o que acontece dentro de uma panela de pressão e por que devemos abaixar o fogo, precisamos analisar os conceitos de termodinâmica e mudanças de estado físico.

Quando aquecemos água em uma panela aberta ao nível do mar (pressão de $1\text{ atm}$), ela entra em ebulição a $100^\circ\text{C}$. A partir do momento em que a fervura começa, a temperatura da água para de subir. Todo o calor fornecido pelo fogão passa a ser usado exclusivamente para transformar a água líquida em vapor, o que chamamos de calor latente de vaporização. Ou seja, manter o fogo alto não fará a água passar de $100^\circ\text{C}$, apenas fará com que ela evapore mais rápido.

A panela de pressão funciona com um princípio semelhante, mas tira proveito do fato de ser um ambiente vedado. Conforme a água é aquecida, o vapor gerado fica preso, o que aumenta a pressão interna. Com uma pressão maior, a temperatura de ebulição da água também aumenta, chegando a cerca de $120^\circ\text{C}$. É essa temperatura mais alta que faz o alimento cozinhar mais rápido.

No entanto, a panela possui uma válvula de controle (o "pino" que chia). Quando a pressão interna atinge o limite de operação projetado para a panela, a válvula se levanta e começa a liberar o excesso de vapor. Esse "chiado" é o sinal de que a panela atingiu sua pressão máxima de trabalho e, consequentemente, sua temperatura máxima de cozimento.

A partir desse momento, a pressão interna se mantém constante graças à válvula. Como a pressão é constante, a temperatura da água em ebulição também se mantém constante. Se você mantiver o fogo alto, esse calor extra não vai aumentar a temperatura da água nem cozinhar o alimento mais rápido. Ele servirá apenas para transformar mais água líquida em vapor, que simplesmente escapará pela válvula.

Portanto, ao abaixar o fogo, você fornece apenas a quantidade mínima de calor necessária para manter a água fervendo e a pressão estabilizada, evitando que a água seque rapidamente e, principalmente, evitando o consumo de gás desnecessário.

Análise das Alternativas

• A) aumento da pressão interna e os riscos de explosão: Incorreta. Quem evita o aumento excessivo da pressão e o risco de explosão é a própria válvula de segurança, que libera o vapor excedente.
• B) dilatação da panela e a desconexão com sua tampa: Incorreta. A panela é projetada com materiais que suportam a dilatação térmica nas condições normais de operação.
• C) perda da qualidade nutritiva do alimento: Incorreta. Como a temperatura já está estabilizada em seu valor máximo, a intensidade da chama não altera a temperatura de cozimento e, logo, não afeta a perda de nutrientes de forma diferente.
• D) deformação da borracha de vedação: Incorreta. A borracha de vedação é fabricada para resistir às temperaturas e pressões de trabalho da panela.
• E) consumo de gás desnecessário: Correta. Como a temperatura não vai mais subir, qualquer energia extra fornecida pelo fogo alto será apenas desperdiçada na forma de vapor liberado pela válvula.