Em uma investigação sobre a influência da temperatura ambiental sobre peixes de água doce, pesquisadores…
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 investigação sobre a influência da temperatura ambiental sobre peixes de água doce, pesquisadores colocaram 500 g de água em um recipiente isolado e adicionaram gelo a 0 °C. A água, inicialmente a 30 °C, atingiu 20 °C após o equilíbrio térmico. O peixe utilizado no experimento é ectotérmico, isto é, sua temperatura corporal tende a acompanhar a do ambiente. Para a água, considere o calor específico igual a 4,2 J/(g·°C) e despreze as trocas de calor com o recipiente e o ambiente. Com base nos dados do experimento, qual foi a quantidade de calor perdida pela água durante o resfriamento?
- A) 84,0 kJ
- B) 42,0 kJ
- C) 21,0 kJ
- D) 10,5 kJ
- E) 2,1 kJ
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa de água m = 500 g, calor específico c = 4,2 J/(g·°C), temperatura inicial 30 °C e temperatura final 20 °C. O gelo a 0 °C e a informação sobre o peixe não entram no cálculo da quantidade de calor perdida pela água.Passo 2: Calcule a variação de temperatura da água. ΔT = 20 - 30 = -10 °C, ou seja, a água esfriou 10 °C.Passo 3: Aplique a fórmula do calor sensível, Q = m · c · ΔT. Q = 500 · 4,2 · (-10) = -21000 J. O sinal negativo indica calor cedido pela água.Passo 4: Considere o módulo e converta para kJ. A quantidade de calor perdida é 21000 J = 21 kJ, que corresponde à alternativa C. O gabarito oficial está correto.Por que as outras estão erradas: A) 84,0 kJ usaria uma variação de 40 °C, que não corresponde aos dados. B) 42,0 kJ usaria uma variação de 20 °C, em vez dos 10 °C de queda. D) 10,5 kJ corresponderia a metade do valor correto, como se a massa fosse 250 g. E) 2,1 kJ resultaria de esquecer o ΔT e multiplicar apenas m · c, obtendo 2100 J.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor usando a fórmula Q = mcΔT.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou uma diferença de temperatura de 40 °C, somando ou subtraindo temperaturas de forma errada, em vez de usar a queda de 30 °C para 20 °C.
O aluno provavelmente usou a temperatura final de 20 °C como se fosse a variação de temperatura, ignorando a temperatura inicial de 30 °C.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de calor perdida com a quantidade de calor ganha pelo gelo, não considerando a diferença de temperatura corretamente.
A quantidade de calor perdida é calculada por Q = m · c · ΔT. Como m = 500 g, c = 4,2 J/(g·°C) e ΔT = 30 °C − 20 °C = 10 °C, tem-se Q = 500 · 4,2 · 10 = 21 000 J, ou 21,0 kJ. A redução da temperatura da água ajuda a explicar por que a temperatura de um animal ectotérmico pode acompanhar a do ambiente.
O aluno provavelmente dividiu o resultado por 2 ou usou massa de 250 g, possivelmente por confusão ao manipular a fórmula ou os dados.
O aluno provavelmente calculou apenas m · c = 2100 J e esqueceu de multiplicar pela variação de temperatura, ou usou ΔT = 1 °C.
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · equilíbrio térmico
Revisar os conceitos de calor específico e troca de calor.
O aluno pode confundir a quantidade de calor perdida com a quantidade de calor ganha pelo gelo, não considerando a diferença de temperatura corretamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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