Em uma atividade de laboratório, duas amostras de mesma massa, uma de água e outra de ferro, foram colocadas…
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, duas amostras de mesma massa, uma de água e outra de ferro, foram colocadas em recipientes termicamente isolados. As duas estavam inicialmente a 20 °C e receberam a mesma quantidade de energia por meio de resistências elétricas idênticas. Após o aquecimento, a água atingiu 30 °C, enquanto o ferro atingiu 80 °C. Considerou-se desprezível a perda de calor para o ambiente. Com base nesse experimento, o que se pode concluir sobre a propriedade térmica dos materiais analisados?
- A) A temperatura final depende apenas da massa da amostra.
- B) O ferro recebeu mais energia que a água durante o aquecimento.
- C) A água conduz calor melhor que o ferro nesse experimento.
- D) A água possui maior capacidade térmica específica que o ferro.
- E) O ferro possui maior capacidade térmica específica que a água.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Os dados do enunciado são: mesma massa m para água e ferro, mesma energia Q recebida por ambos, mesma temperatura inicial de 20 °C. A água variou ΔT = 30 - 20 = 10 °C e o ferro variou ΔT = 80 - 20 = 60 °C. Passo 2: Como o aquecimento ocorreu em recipientes isolados sem perda para o ambiente, a energia recebida é Q = m × c × ΔT, em que c é a capacidade térmica específica (calor específico) do material. Passo 3: Como as massas e as energias são iguais, m × c_água × 10 = m × c_ferro × 60, o que dá c_água = 6 × c_ferro. Ou seja, a água tem calor específico seis vezes maior que o do ferro. Passo 4: Logo, a alternativa D está correta: a água possui maior capacidade térmica específica que o ferro. Passo 5: A alternativa A está errada, pois a temperatura final depende também do calor específico do material, e não apenas da massa. A alternativa B está errada, pois o enunciado diz que as duas amostras receberam a mesma quantidade de energia. A alternativa C está errada, pois o experimento não mede condutividade térmica, e sim a variação de temperatura para uma mesma energia. A alternativa E está errada, pois ocorreu o inverso: o ferro, que aqueceu mais, tem menor calor específico. Passo 6: O gabarito oficial (D) está correto e coincide com a resolução feita aqui.
💡 Dica: Analise a relação entre temperatura e sensação térmica.
Alternativa por alternativa
Acredita que a temperatura final é determinada somente pela massa, ignorando que materiais diferentes aquecem de forma diferente para a mesma massa e a mesma energia.
Por que engana: Confundir capacidade térmica com condutividade térmica, acreditando que um material mais quente retém mais calor.
Interpreta que, por o ferro ter atingido maior temperatura, ele teria recebido mais energia, desconsiderando que o enunciado afirma que as resistências forneceram a mesma quantidade de energia.
Confunde capacidade térmica com condutividade térmica, achando que a maior elevação de temperatura da água indica que ela conduz calor melhor.
Como as amostras tinham a mesma massa, receberam a mesma quantidade de energia e começaram à mesma temperatura, a diferença na variação de temperatura permite comparar suas capacidades térmicas específicas. A água sofreu menor aquecimento, indicando que necessita de mais energia para elevar sua temperatura na mesma proporção; portanto, apresenta maior capacidade térmica específica que o ferro.
Supõe que o material que se aquece mais possui maior capacidade térmica, invertendo a relação: quanto maior o calor específico, menor a variação de temperatura para a mesma energia.
Raio-X da questão
propriedades térmicas dos materiais
diagnostico
propriedades térmicas dos materiais · temperatura e calor
Revisar as propriedades térmicas e a condução de calor.
Confundir capacidade térmica com condutividade térmica, acreditando que um material mais quente retém mais calor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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