Em uma aula sobre metabolismo energético, estudantes colocaram uma cultura de leveduras em um recipiente…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula sobre metabolismo energético, estudantes colocaram uma cultura de leveduras em um recipiente isolado, contendo 2,0 L de água, para investigar a liberação de calor durante a respiração celular. Após determinado período, a temperatura da água aumentou de 20 °C para 25 °C. Considerando que não houve perda de calor para o ambiente, que a densidade da água é 1,0 g/mL e que seu calor específico é 4,18 J/(g·°C), toda a energia térmica liberada pelas leveduras foi transferida para a água. Com base no experimento descrito, qual foi a quantidade de energia térmica liberada pelas leveduras durante o período analisado?
- A) 20.900 J
- B) 8.360 J
- C) 418.000 J
- D) 4.180 J
- E) 41.800 J
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Volume de água = 2,0 L = 2000 mL. Como a densidade é 1,0 g/mL, a massa de água é 2000 g. Calor específico c = 4,18 J/(g·°C). Variação de temperatura: ΔT = 25 °C - 20 °C = 5 °C. Passo 2: Aplicar a equação do calor sensível, Q = m × c × ΔT. Passo 3: Substituir os valores: Q = 2000 × 4,18 × 5. Passo 4: Calcular: 2000 × 5 = 10000 e 10000 × 4,18 = 41800. Logo Q = 41800 J, que corresponde à alternativa E. Passo 5: Conferir as alternativas erradas. A alternativa A (20.900 J) usaria apenas 1 L de água, e a questão diz 2,0 L. A alternativa B (8.360 J) corresponde a 2000 × 4,18 × 1, ou seja, a variação de temperatura não foi considerada corretamente. A alternativa C (418.000 J) é dez vezes maior que o valor correto, por erro na multiplicação ou na escolha da variação de temperatura. A alternativa D (4.180 J) é dez vezes menor que o valor correto, por erro de conversão ou de ΔT. Passo 6: Conclusão. O gabarito oficial E está correto, pois a energia térmica liberada pelas leveduras, transferida integralmente à água, foi de 41800 J.
💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique a fórmula Q = m·c·ΔT.
Alternativa por alternativa
Provavelmente usou apenas 1,0 L (ou 1000 g) de água, ignorando que o recipiente continha 2,0 L. Com essa massa, 1000 × 4,18 × 5 = 20900 J.
Multiplicou a massa pelo calor específico e esqueceu de multiplicar pela variação de temperatura, ou usou ΔT igual a 1 °C. Assim obteve 2000 × 4,18 = 8360 J.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de água em litros com gramas, não convertendo corretamente para a unidade necessária no cálculo de energia.
Errou a variação de temperatura, usando um valor de 50 °C em vez de 5 °C, possivelmente por deslocamento de vírgula ou troca de dados. Com isso, 2000 × 4,18 × 50 = 418000 J.
Converteu o volume de forma errada (por exemplo, 100 g de água) ou usou ΔT igual a 1 °C. Com isso, obteve um valor dez vezes menor que o correto, como 1000 × 4,18 × 1 = 4180 J.
O volume de 2,0 L de água corresponde a 2.000 g, pois a densidade da água é 1,0 g/mL. A variação de temperatura foi de 25 °C − 20 °C = 5 °C. Aplicando Q = m · c · ΔT, obtém-se Q = 2.000 · 4,18 · 5 = 41.800 J. Como o recipiente foi considerado isolado, essa é a energia térmica liberada pela respiração celular das leveduras.
Raio-X da questão
calor específico da água
avaliacao
calor específico · conversão de unidades
Revisar a fórmula de cálculo de calor e calor específico.
O aluno pode confundir a quantidade de água em litros com gramas, não convertendo corretamente para a unidade necessária no cálculo de energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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