Questão 101 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

Para descobrir qual alimento o estudante recebeu, precisamos determinar o calor de combustão da amostra e compará-lo com os valores fornecidos no quadro. O calor de combustão é a quantidade de energia liberada pela queima de $1\text{ g}$ do alimento.

1. Calor absorvido pela água

O experimento consiste em usar a energia liberada pela queima do alimento para aquecer a água. Como o enunciado afirma que a perda de calor para o ambiente é desprezível, toda a energia liberada pelo alimento foi absorvida pela água.

Primeiro, vamos determinar a massa de água aquecida. Sabendo que o volume de água é $V = 4\text{ mL}$ e a densidade da água é $d = 1\text{ g/mL}$, temos:

$m_{\text{água}} = d \cdot V$ $m_{\text{água}} = 1\text{ g/mL} \cdot 4\text{ mL} = 4\text{ g}$

Agora, calculamos a quantidade de calor ($Q$) absorvida pela água usando a equação fundamental da calorimetria:

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

Onde:

• $m = 4\text{ g}$ (massa da água)
• $c = 1\text{ cal/(g }^{\circ}\text{C)}$ (calor específico da água)
• $\Delta T = T_f - T_i = 50\text{ }^{\circ}\text{C} - 20\text{ }^{\circ}\text{C} = 30\text{ }^{\circ}\text{C}$ (variação de temperatura)

Substituindo os valores:

$Q = 4 \cdot 1 \cdot 30$ $Q = 120\text{ cal}$

2. Calor de combustão do alimento

A queima da amostra de alimento liberou $120\text{ cal}$. No entanto, essa energia foi gerada pela queima de apenas $0,5\text{ g}$ do alimento.

Para encontrar o calor de combustão (energia liberada por grama), basta dividir o calor total liberado pela massa da amostra queimada:

$\text{Calor de combustão} = \frac{Q}{m_{\text{alimento}}}$ $\text{Calor de combustão} = \frac{120\text{ cal}}{0,5\text{ g}}$ $\text{Calor de combustão} = 240\text{ cal/g}$

Conclusão

Comparando o valor encontrado ($240\text{ cal/g}$) com os dados do quadro fornecido pelo professor, vemos que ele corresponde exatamente ao alimento IV.

Portanto, o alimento que o estudante recebeu foi o IV.