Em uma atividade de laboratório, dois blocos de mesma massa, um de madeira e outro de metal, foram mantidos…
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 atividade de laboratório, dois blocos de mesma massa, um de madeira e outro de metal, foram mantidos inicialmente a 20 °C. Cada bloco recebeu, separadamente, a mesma quantidade de energia térmica, igual a 4 200 J, em um sistema que reduzia as perdas de calor. Ao final, a madeira atingiu 30 °C, enquanto o metal atingiu 25 °C. A capacidade térmica de um corpo pode ser calculada pela razão entre o calor recebido e a variação de temperatura: C = Q/?T. Com base nos dados do experimento, qual conclusão está correta sobre a capacidade térmica dos blocos?
- A) O metal, pois sua menor variação de temperatura indica maior capacidade térmica para o mesmo calor recebido.
- B) Os dois blocos, pois receberam exatamente a mesma quantidade de energia térmica.
- C) A capacidade térmica da madeira é 840 J/°C, pois esse valor corresponde ao maior aquecimento observado.
- D) Não é possível comparar, pois as temperaturas finais foram diferentes.
- E) A madeira, pois sua maior variação de temperatura indica maior capacidade térmica.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcular a variação de temperatura de cada bloco. A madeira foi de 20 °C para 30 °C, então ΔT = 10 °C. O metal foi de 20 °C para 25 °C, então ΔT = 5 °C. O símbolo '?T' do enunciado deve ser lido como ΔT, a variação de temperatura.
- Calcular a capacidade térmica de cada bloco usando C = Q/ΔT, com Q = 4200 J para ambos. Madeira: C = 4200/10 = 420 J/°C. Metal: C = 4200/5 = 840 J/°C.
- Comparar os resultados. O metal tem capacidade térmica maior (840 J/°C contra 420 J/°C). Ele precisou de menos variação de temperatura para receber a mesma quantidade de energia, o que é coerente com a relação inversa entre C e ΔT para um mesmo Q.
- Conclusão. A alternativa A está correta, pois identifica o metal e usa o raciocínio certo: menor variação de temperatura para o mesmo calor significa maior capacidade térmica. O gabarito oficial também indica A, e a análise confirma essa resposta.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa B confunde igualdade de calor com igualdade de capacidade térmica. A alternativa C atribui o valor 840 J/°C à madeira, quando esse valor corresponde ao metal. A alternativa D afirma que não é possível comparar, mas as temperaturas finais e o calor recebido são suficientes para o cálculo. A alternativa E inverte a relação entre variação de temperatura e capacidade térmica.
💡 Dica: Compare as temperaturas para determinar a capacidade térmica.
Alternativa por alternativa
A madeira sofreu uma variação de 10 °C, enquanto o metal sofreu uma variação de 5 °C. Como ambos receberam 4 200 J, as capacidades térmicas são Cmadeira = 4 200/10 = 420 J/°C e Cmetal = 4 200/5 = 840 J/°C. Portanto, o metal apresenta maior capacidade térmica: é necessário fornecer mais energia para elevar sua temperatura em 1 °C.
O aluno acredita que, como os dois blocos receberam o mesmo calor, eles devem ter a mesma capacidade térmica. Ele ignora que a capacidade depende também de quanto a temperatura variou.
O aluno calculou corretamente 4200/5 = 840 J/°C, mas atribuiu esse valor à madeira, que teve ΔT de 10 °C e capacidade de 420 J/°C. Houve troca entre os dados dos dois blocos, e a ideia de que maior aquecimento significa maior capacidade também está equivocada.
O aluno acredita que temperaturas finais diferentes impedem a comparação. Ele não percebe que a capacidade térmica é calculada com a variação de temperatura de cada bloco, o que permite a comparação direta.
O aluno inverte a relação entre C e ΔT, supondo que quanto maior o aquecimento, maior a capacidade térmica. Na fórmula C = Q/ΔT, para o mesmo Q, uma variação maior produz uma capacidade menor.
Raio-X da questão
capacidade térmica
avaliacao
capacidade térmica · temperatura e calor
Revisar os conceitos de capacidade térmica e calor específico.
Confundir a capacidade térmica com a rapidez de aquecimento dos materiais, acreditando que o material que aquece mais rápido tem maior capacidade térmica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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