Em uma escola pública, um sistema de aquecimento solar será instalado para reduzir o consumo de energia…
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
Em uma escola pública, um sistema de aquecimento solar será instalado para reduzir o consumo de energia elétrica utilizado no aquecimento de água. No teste do sistema, serão aquecidos 200 litros de água, inicialmente a 20 °C, até a temperatura final de 60 °C. Considere que a densidade da água é 1,0 kg/L e que seu calor específico é 4,18 J/(g·°C). Despreze as perdas de calor para o ambiente. Com base nos dados do texto, qual é a quantidade de calor que deve ser fornecida à água para elevar sua temperatura de 20 °C para 60 °C?
- A) 50 160 000 J
- B) 33 440 000 J
- C) 33 440 J
- D) 8 368 000 J
- E) 16 720 000 J
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Volume de água = 200 L; densidade = 1,0 kg/L; calor específico c = 4,18 J/(g·°C); temperatura inicial = 20 °C; temperatura final = 60 °C. Pede-se a quantidade de calor Q. Passo 2: Converter a massa para gramas, que é a unidade compatível com o calor específico dado em J/(g·°C). Massa = 200 L × 1,0 kg/L = 200 kg = 200 000 g. Passo 3: Calcular a variação de temperatura. ΔT = 60 °C − 20 °C = 40 °C. Passo 4: Aplicar a equação do calor sensível, Q = m × c × ΔT. Q = 200 000 g × 4,18 J/(g·°C) × 40 °C. Passo 5: Multiplicar. 200 000 × 4,18 = 836 000; 836 000 × 40 = 33 440 000 J. Portanto Q = 33 440 000 J, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A usa 60 °C como ΔT em vez de 40 °C; C não converte a massa para gramas, usando 200 kg com c em J/(g·°C), o que gera erro de unidade; D usa uma diferença de temperatura de 10 °C, que não corresponde a 60 °C − 20 °C; E usa 20 °C como variação de temperatura, confundindo a temperatura inicial com a variação.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor usando a fórmula Q = mcΔT.
Alternativa por alternativa
Usou a temperatura final de 60 °C como variação de temperatura, sem subtrair a temperatura inicial de 20 °C.
A massa de 200 litros de água é 200 kg, ou 200 000 g. A variação de temperatura é ΔT = 60 − 20 = 40 °C. Aplicando Q = m · c · ΔT, obtém-se Q = 200 000 · 4,18 · 40 = 33 440 000 J.
Multiplicou 200 (kg) por 4,18 e por 40 sem converter a massa para gramas, resultando em uma unidade e um valor incompatíveis com o calor específico em J/(g·°C).
Calculou uma variação de temperatura de 10 °C, provavelmente por erro de subtração ou de leitura dos valores de temperatura.
Tomou a temperatura inicial de 20 °C como a variação de temperatura, sem calcular a diferença entre as temperaturas final e inicial.
Raio-X da questão
calor específico da água
avaliacao
calor específico · conversão de unidades
Revisar a fórmula de cálculo de calor e a capacidade térmica da água.
O aluno pode confundir a fórmula do calor específico e aplicar incorretamente a capacidade térmica, resultando em um valor de calor muito diferente do correto.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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