Bebidas podem ser refrigeradas de modo mais rápido utilizando-se…

Bebidas podem ser refrigeradas de modo mais rápido utilizando-se caixas de isopor contendo gelo e um pouco de sal grosso comercial. Nesse processo ocorre o derretimento do gelo com consequente formação de líquido e resfriamento das bebidas. Uma interpretação equivocada, baseada no senso comum, relaciona esse efeito à grande capacidade do sal grosso de remover calor do gelo. Do ponto de vista científico, o resfriamento rápido ocorre em razão da

GABARITO: E

O fenômeno descrito no enunciado refere-se ao resfriamento rápido de bebidas através da adição de sal grosso ao gelo. Esse processo é fundamentado na crioscopia (ou criometria), que é uma propriedade coligativa.

1. Abaixamento da temperatura de fusão: Quando um soluto não volátil, como o cloreto de sódio (sal), é adicionado ao gelo, ele se dissolve na pequena camada de água líquida presente na superfície dos cubos. Essa presença de partículas de soluto dificulta a organização das moléculas de água em um retículo cristalino sólido, resultando na diminuição da temperatura de congelamento (ou fusão) do sistema.
2. Equilíbrio térmico: Com a temperatura de fusão reduzida, o gelo começa a derreter em temperaturas inferiores a $0 \text{ }^\circ\text{C}$. Isso cria uma salmoura líquida que pode atingir temperaturas entre $-10 \text{ }^\circ\text{C}$ e $-20 \text{ }^\circ\text{C}$, dependendo da concentração de sal.
3. Eficiência na troca de calor: O resfriamento é mais rápido porque a fase líquida (salmoura) envolve completamente a superfície da lata ou garrafa, proporcionando uma área de contato muito maior para a troca térmica por condução do que o contato irregular entre o gelo sólido e o recipiente.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno foca na solubilidade de $35{,}7 \text{ g}/100 \text{ mL}$ do NaCl. Por exemplo: o aluno calcula que se a solubilidade aumentasse em $10\%$ o resfriamento seria $10\%$ mais eficaz, confundindo a capacidade de dissolução com o efeito termodinâmico de abaixamento do ponto de fusão.
• Incorreta. O aluno supõe que a polaridade da água é alterada pela presença do sal. Por exemplo: o aluno acredita que a constante dielétrica da água cairia de $\epsilon \approx 80$ para $\epsilon \approx 60$, alterando as propriedades de transporte de calor, quando na verdade a polaridade da molécula individual de água não muda.
• Incorreta. O aluno calcula que a densidade da salmoura é de aproximadamente $1{,}1 \text{ g/cm}^3$ em comparação com $1{,}0 \text{ g/cm}^3$ da água pura. Ele atribui erroneamente a velocidade de resfriamento a esse aumento de $10\%$ na densidade, em vez de considerar a diferença de temperatura.
• Incorreta. O aluno imagina que a viscosidade aumenta de $1{,}0 \text{ mPa}\cdot\text{s}$ para $1{,}2 \text{ mPa}\cdot\text{s}$ e que esse líquido mais viscoso teria uma capacidade mística de reter o frio. Na verdade, maior viscosidade geralmente reduz a eficiência da convecção térmica.
• Correta. Conforme explicado, a adição de sal promove a diminuição da temperatura de fusão (crioscopia), permitindo que o sistema atinja temperaturas negativas mantendo-se em estado líquido, o que otimiza a troca térmica com as bebidas.