Um engenheiro propôs um novo sistema de resfriamento que utiliza circuitos de água. Se a capacidade térmica da…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um engenheiro propôs um novo sistema de resfriamento que utiliza circuitos de água. Se a capacidade térmica da água é 4,18 J/(g·°C) e o sistema deve retirar 2000 J de calor, qual a massa de água necessária para essa retirada se a temperatura varia em 10 °C?
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Para calcular a massa de água, utilizamos Q = m·c·?T, onde Q é o calor retirado, m é a massa em g, c é a capacidade térmica em J/(g·°C) e ?T é a variação de temperatura em °C. Rearranjando a fórmula, temos m = Q/(c·?T). Substituindo os valores, temos: m = 2000 J / (4,18 J/(g·°C) × 10 °C) = 48 g. Assim, a massa necessária é de 48 g de água.
Explicação
A fórmula Q = m·c·?T relaciona a quantidade de calor, a massa, a capacidade térmica e a variação de temperatura, permitindo calcular a massa de água necessária para retirar uma certa quantidade de calor. Ao rearranjar a fórmula, é possível isolar a massa e substituir os dados fornecidos, resultando em um valor específico. O cálculo final confirma que a massa de água necessária para a retirada de 2000 J de calor, com uma variação de 10 °C, é de 48 g.
Raio-X da questão
capacidade térmica da água
avaliacao
capacidade térmica · calor específico
Revisar a fórmula da capacidade térmica e suas aplicações.
O aluno pode confundir a relação entre calor, massa e variação de temperatura, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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