Questão 90 do ENEM 2010 — Ciências da Natureza

Para entender o funcionamento desse densímetro, precisamos lembrar do Princípio de Arquimedes, que descreve o empuxo. Quando um objeto flutua em equilíbrio em um líquido, o empuxo ($E$) que ele recebe é igual ao seu peso ($P$). A fórmula do empuxo é dada por:

$E = d \cdot V \cdot g$

Onde $d$ é a densidade do líquido, $V$ é o volume submerso do objeto e $g$ é a aceleração da gravidade.

Se a temperatura do combustível aumenta, ele sofre dilatação térmica. Como o enunciado afirma, o volume do líquido varia mais que o do vidro. Isso significa que a densidade ($d$) do combustível diminui em dias mais quentes. Para que o empuxo continue igual ao peso do densímetro (que é constante), o volume submerso ($V$) precisa aumentar. Na prática, isso faz com que o densímetro afunde um pouco mais no combustível quente.

Se a marca de referência fosse uma simples linha pintada no vidro, o densímetro afundaria em dias quentes e a marca poderia ficar abaixo do nível do líquido. O consumidor, ao olhar, acharia que o combustível está adulterado (com densidade menor do que deveria), quando na verdade ele apenas está quente.

É aqui que entra a genialidade da coluna de mercúrio. O texto diz que a coluna vertical central "marca a altura de referência". O mercúrio é um metal líquido que se dilata consideravelmente com o aumento da temperatura. Quando o combustível esquenta (e o densímetro afunda), o mercúrio também esquenta e se dilata, subindo pelo tubo.

Essa subida do nível do mercúrio desloca a marca de referência para cima em relação ao vidro, compensando exatamente o quanto o tubo afundou devido à diminuição da densidade do combustível. Portanto, a função dessa coluna de mercúrio não é medir a temperatura para o usuário ler (como um termômetro comum), nem alterar a temperatura do sistema, mas sim corrigir automaticamente a altura da marca de referência.

Dessa forma, o instrumento garante que a leitura da qualidade do combustível seja precisa, ajustando a referência de acordo com a mudança de densidade do líquido causada pela temperatura.