Questão 126 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos entender como as cores influenciam a transferência de calor por radiação térmica. A cor de um objeto está diretamente relacionada à sua capacidade de absorver e emitir radiação.

Um objeto de cor preta (que se aproxima do modelo ideal de um "corpo negro" na física) é um excelente absorvedor de radiação térmica. Por outro lado, a termodinâmica nos diz que um bom absorvedor também é, necessariamente, um excelente emissor de radiação. Já um objeto de cor branca reflete a maior parte da radiação que incide sobre ele, o que o torna um mau absorvedor e, consequentemente, um mau emissor de calor.

Vamos analisar as duas situações descritas no enunciado:

Primeira Situação: Aquecimento

As jarras são retiradas da geladeira com a água a $8\text{ \degree C}$. Como a temperatura ambiente é maior que a temperatura da água, as jarras vão absorver calor do ambiente. Como a jarra preta é uma melhor absorvedora de radiação térmica do que a jarra branca, ela absorverá calor mais rapidamente. Portanto, a jarra preta demorará menos tempo para aquecer e atingir a temperatura ambiente.

Segunda Situação: Resfriamento

Em seguida, a água nas jarras é aquecida até $90\text{ \degree C}$. Agora, a temperatura da água é maior que a temperatura ambiente, o que significa que as jarras vão emitir (perder) calor para o ambiente. Como a jarra preta é uma melhor emissora de radiação térmica do que a jarra branca, ela perderá calor mais rapidamente. Assim, a jarra preta também demorará menos tempo para esfriar e atingir a temperatura ambiente.

Concluímos, portanto, que a jarra preta é mais eficiente tanto para ganhar quanto para perder calor por radiação, demorando menos tempo para chegar à temperatura ambiente em ambas as situações.