Exercício de calor latente: questões com gabarito comentado

Quando comecei a dar aulas de termologia, o tema do calor latente era sempre o que mais gerava confusão. Os alunos decoravam a fórmula Q = m · L, mas na hora da prova não sabiam identificar qual trecho do gráfico representava a mudança de fase. Depois de muitas listas refeitas, percebi que o que faltava era treino com questões bem comentadas, que mostrassem o raciocínio e também os erros mais comuns.

Nesta página reúno seis questões reais de calor latente, todas com gabarito comentado, e explico como eu as uso em sala. Se você ainda não conhece a ferramenta, a página inicial do GeraProva mostra como a plataforma monta provas a partir de bancos como este, e você pode fazer seu cadastro grátis para testar.

O que é calor latente e por que ele importa na sala de aula?

Calor latente é a quantidade de energia que uma substância absorve ou libera durante uma mudança de estado físico, sem que sua temperatura varie. Ela é calculada pela expressão Q = m · L, em que Q é a energia, m é a massa e L é o calor latente específico daquela transformação. Para a fusão do gelo, por exemplo, L vale cerca de 334 J/g. Na prática, isso significa que derreter 100 g de gelo a 0 °C exige 33.400 J, mesmo sem nenhuma elevação de temperatura. Esse é o ponto que mais surpreende os alunos e que precisa ser fixado antes de qualquer exercício.

Em minhas turmas, costumo começar mostrando um gráfico de aquecimento e pedindo que os estudantes apontem os trechos horizontais. Esses patamares são o coração do conceito: a energia está sendo usada para romper ligações, não para aumentar a agitação das moléculas.

Como resolver exercícios de calor latente passo a passo?

Minha rotina de resolução tem três etapas. Primeiro, identifico a mudança de estado envolvida: fusão (sólido para líquido), vaporização (líquido para gasoso), condensação ou solidificação. Segundo, verifico se a temperatura permanece constante, pois é isso que caracteriza o calor latente. Terceiro, aplico Q = m · L, cuidando das unidades. Muitos erros vêm justamente de misturar gramas com quilogramas ou calorias com joules.

• Identifique a transição de fase descrita no enunciado.
• Confirme que a temperatura não varia durante a transformação.
• Calcule Q = m · L com unidades coerentes.
• Confira se o resultado faz sentido comparado ao valor de referência.

Quando uso o GeraProva para montar listas, deixo justamente essas etapas explícitas nas dicas de resolução, para que o aluno pratique o método e não apenas a conta.

Quais erros mais aparecem nas questões de calor latente?

Ao corrigir provas, percebo quatro erros recorrentes. O primeiro é usar a massa errada, por exemplo dividir por 0,400 kg quando o enunciado diz 0,500 kg. O segundo é confundir calor específico com calor latente, como se a energia de uma mudança de fase dependesse da variação de temperatura. O terceiro é inverter o nome da transformação: chamar de vaporização algo que é sublimação, ou de fusão o que é solidificação. O quarto é esquecer que a energia total pode ser composta por etapas, como aquecer o gelo até 0 °C e só depois derretê-lo.

Por isso, os distratores das questões abaixo foram escolhidos para representar esses erros reais. Ao analisar por que cada alternativa errada está errada, o aluno aprende mais do que acertando de primeira.

Questões prontas com gabarito comentado

Questão 1: calor latente de fusão em calorímetro não isolado

Em uma aula de Física, estudantes colocaram 0,500 kg de gelo inicialmente a 0 °C em um calorímetro. Um aquecedor forneceu 1,00 × 105 J ao sistema até que todo o gelo se transformasse em água, ainda a 0 °C. O calorímetro não era perfeitamente isolado. Para a água, considera-se como referência o calor latente de fusão de 3,34 × 105 J/kg.

Considerando que a energia medida pelo aquecedor foi utilizada para estimar o calor latente de fusão, calcule esse valor para o gelo analisado e avalie sua comparação com o valor de referência.

• ❌ A) L = 2,50 × 10⁵ J/kg; a energia fornecida é dividida por uma massa incorreta. — Esse resultado corresponderia ao uso de 0,400 kg na divisão, embora a massa informada seja 0,500 kg.
• ❌ B) L = 5,00 × 10⁴ J/kg; o valor resulta de dividir a energia fornecida pela massa e por dois. — O estudante introduz um fator dois sem justificativa física na relação Q = mL.
• ❌ C) L = 1,00 × 10⁵ J/kg; a massa é considerada numericamente igual a um quilograma. — O estudante divide a energia por 1 kg em vez de utilizar a massa experimental de 0,500 kg.
• ✅ D) L = 2,00 × 10⁵ J/kg; o valor obtido é menor que o de referência, indicando perdas de calor ou incertezas experimentais. — Durante a fusão, a temperatura permanece constante e vale Q = mL. Assim, L = Q/m = (1,00 × 10⁵ J)/(0,500 kg) = 2,00 × 10⁵ J/kg. Como esse resultado é menor que 3,34 × 10⁵ J/kg, a diferença pode ser atribuída às perdas de calor e às incertezas da medição, coerentes com o calorímetro não isolado.
• ❌ E) L = 3,34 × 10⁵ J/kg; o valor de referência substitui o resultado da medição. — O estudante repete o valor tabelado e desconsidera os dados experimentais de energia e massa fornecidos no texto.

Dica de resolução: use a fórmula Q = m · L para calcular L. Conceito central: calor latente de fusão. Conceito para revisão: revisar a fórmula do calor latente e suas aplicações. Esta questão trabalha a habilidade EM13CNT101 da BNCC e o nível de Bloom Analisar, com raciocínio crítico.

Questão 2: intervalo do calor latente de vaporização em gráfico

O gráfico ao lado, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele fornecido.

Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor específico e do calor latente das substâncias estudadas.

Assinale a alternativa que fornece corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização desse líquido. (UFPR 2013)

• ❌ A) AB. — Errada. O intervalo AB corresponde à fase inicial, onde a temperatura está abaixo do ponto de fusão, não representando calor latente.
• ❌ B) BD. — Errada. O intervalo BD inclui a subida da temperatura e o início da mudança de fase, não representando apenas o calor latente.
• ✅ C) DE. — Correta. O intervalo DE é o trecho do gráfico onde a temperatura permanece constante enquanto o calor é fornecido, caracterizando o calor latente de vaporização.
• ❌ D) CD. — Errada. O intervalo CD corresponde ao aquecimento do líquido, com variação de temperatura, não ao calor latente.

Dica de resolução: analise o gráfico para identificar o intervalo de temperatura constante que indica o calor latente. Conceito central: calor latente e aquecimento. Conceito para revisão: estude o conceito de calor latente e a interpretação de gráficos de aquecimento. Habilidade EM13CNT204, nível Bloom Compreender, raciocínio interpretativo.

Questão 3: energia para derreter 100 g de gelo

Em uma atividade de Física, uma turma utiliza um recipiente térmico para estudar a mudança de estado da água. Uma amostra de gelo, inicialmente a 0 °C, tem massa de 100 g. Para derreter completamente essa amostra, sem variar sua temperatura, é necessário fornecer energia exclusivamente na forma de calor latente. Considere que o calor latente específico de fusão do gelo é 334 J/g.

Com base nas informações do texto, qual é a quantidade de energia necessária para derreter completamente a amostra de gelo?

• ❌ A) 334 J — Resulta de utilizar apenas o valor do calor latente específico, sem multiplicá-lo pela massa da amostra.
• ✅ B) 33.400 J — Na fusão, a energia necessária é calculada por Q = m · L, em que m é a massa e L é o calor latente específico de fusão. Assim, Q = 100 g · 334 J/g = 33.400 J.
• ❌ C) 66.800 J — Resulta de duplicar indevidamente a energia calculada, como se fossem necessárias duas amostras de 100 g para a fusão.
• ❌ D) 3.340 J — Resulta de considerar equivocadamente que a massa é 10 g, realizando 10 · 334 J/g, em vez de utilizar os 100 g informados.
• ❌ E) 16.700 J — Resulta de calcular a energia usando metade da massa informada, como se apenas 50 g de gelo precisassem derreter.

Dica de resolução: calcule a energia multiplicando a massa pelo calor específico de fusão. Conceito central: calor de fusão. Conceito para revisão: revisar o conceito de calor específico e fusão de substâncias. Habilidade EM13CNT101, nível Bloom Aplicar, raciocínio indutivo.

Questão 4: vaporização de 100 g de água a 100 °C

Em uma atividade sobre o uso de energia térmica, um estudante aqueceu 100 g de água até atingir o ponto de ebulição, a 100 °C, ao nível do mar. Em seguida, manteve o aquecimento até que toda a água se transformasse em vapor. Considere que, durante a transformação, a temperatura permaneceu constante e que o calor latente de vaporização da água é 2 260 J/g. Despreze as perdas de energia para o ambiente.

Com base nessas informações, a mudança de estado físico e a quantidade de energia absorvida pela água são, respectivamente,

• ❌ A) Sublimação, 226 000 J. — Identifica incorretamente a transformação como sublimação, que é a passagem direta do estado sólido para o gasoso, sem a etapa líquida.
• ✅ B) Vaporização, 226 000 J. — Como a água passou do estado líquido para o gasoso ao atingir a ebulição, ocorreu vaporização. Com temperatura constante, Q = mL = 100 g × 2 260 J/g = 226 000 J.
• ❌ C) Condensação, 226 000 J. — Decorre da identificação incorreta do sentido da mudança de estado. Condensação é a passagem do gasoso para o líquido, enquanto o texto descreve o líquido se transformando em vapor.
• ❌ D) Fusão, 226 000 J. — Usa a energia corretamente, mas classifica equivocadamente a transformação como fusão, que é a passagem do sólido para o líquido.
• ❌ E) Vaporização, 2 260 J. — Identifica corretamente a mudança de estado, mas aplica o calor latente a apenas 1 g de água, desconsiderando a massa de 100 g informada.

Dica de resolução: identifique a mudança de estado e calcule a energia necessária. Conceito central: mudança de estado físico. Conceito para revisão: revisar os conceitos de mudança de estado e cálculo de energia. Habilidade EM13CNT101, nível Bloom Compreender, raciocínio dedutivo.

Questão 5: calor latente de fusão a partir de gráfico de 10 g

O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida.

O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a: (UERJ 2017)

• ✅ A) 70 — Correta. Dividindo a quantidade de calor fornecida durante a fusão pela massa de 10 g, obtém-se 70 cal/g a partir da leitura do gráfico.
• ❌ B) 80 — Errada. O valor 80 cal/g não corresponde ao calor fornecido durante a fusão no gráfico.
• ❌ C) 90 — Errada. O valor 90 cal/g é maior que o calor latente calculado a partir do gráfico.
• ❌ D) 100 — Errada. O valor 100 cal/g é incorreto e não condiz com os dados do gráfico.

Dica de resolução: calcule o calor latente usando a quantidade de calor e a massa da substância. Conceito central: calor latente de fusão. Conceito para revisão: estude calor latente e mudanças de fase. Habilidade EM13CNT203, nível Bloom Aplicar, raciocínio dedutivo.

Questão 6: energia absorvida na fusão de 200 g de gelo

Em uma atividade sobre mudanças de estado da água, uma turma utiliza uma amostra de gelo retirada de um sistema de refrigeração. A amostra tem massa de 200 g e está inicialmente a 0 °C. Durante o aquecimento, ela permanece a 0 °C até derreter completamente. Para a água, o calor latente específico de fusão é 334 J/g. Nesse processo, considera-se desprezível qualquer perda de energia para o ambiente.

Com base no texto, qual é a quantidade de energia absorvida pela amostra durante sua fusão completa?

• ❌ A) A energia absorvida é 534 J (534 J). — Resulta da soma indevida entre a massa, 200 g, e o calor latente específico, 334 J/g, grandezas que devem ser multiplicadas.
• ❌ B) A energia absorvida é 66 466 J (66 466 J). — Resulta da subtração indevida entre o produto da massa pelo calor latente e a massa: 66 800 − 334.
• ❌ C) A energia absorvida é 133 600 J (133 600 J). — Resulta da duplicação indevida do valor calculado para a fusão.
• ✅ D) A energia absorvida é 6,68 × 10^4 J (66 800 J). — Durante a mudança de estado, Q = m · Lf = 200 g · 334 J/g = 66 800 J = 6,68 × 10^4 J. A temperatura permanece constante porque a energia é usada na mudança de estado físico.
• ❌ E) A energia absorvida é 1,67 J (1,67 J). — Resulta da divisão inadequada do calor latente pela massa: 334 ÷ 200, em vez de multiplicar a massa pelo calor latente.

Dica de resolução: multiplique a massa pelo calor latente de fusão. Conceito central: calor latente de fusão. Conceito para revisão: revisar o conceito de calor latente e suas aplicações. Habilidade EM13CNT102, nível Bloom Aplicar, raciocínio dedutivo.

Como usar essas questões na sua próxima aula?

Na minha experiência, funciona melhor pedir que os alunos resolvam primeiro sem olhar o gabarito e só depois comparem as alternativas erradas com seus próprios erros. Essa comparação costuma render a discussão mais útil da aula. Outra estratégia é usar a Questão 2 para trabalhar leitura de gráficos e a Questão 1 para discutir perdas de calor e incerteza experimental, conteúdo que muitas vezes fica de fora.

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