Durante uma atividade prática, um estudante mistura 100 g de água a 25 °C com 100 g de água a 75 °C. Qual será…
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
Durante uma atividade prática, um estudante mistura 100 g de água a 25 °C com 100 g de água a 75 °C. Qual será a temperatura final da mistura? Use a fórmula Q = m·c·?T.
- A) 50 °C
- B) 60 °C
- C) 40 °C
- D) 55 °C
- E) 30 °C
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Como a mistura ocorre em sistema isolado (sem perdas para o ambiente), o calor cedido pela água quente é igual ao calor recebido pela água fria: Q cedido + Q recebido = 0. Passo 2: Escrevendo cada parcela com Q = m·c·ΔT, temos m·c·(Tf − 75) + m·c·(Tf − 25) = 0, em que Tf é a temperatura final. Passo 3: Como as duas águas têm a mesma massa (100 g) e o mesmo calor específico, m·c aparece nos dois termos e pode ser cancelado, restando (Tf − 75) + (Tf − 25) = 0. Passo 4: Desenvolvendo, 2·Tf − 100 = 0, logo Tf = 50 °C. Passo 5: Conferindo, a temperatura final fica exatamente no ponto médio entre 25 °C e 75 °C, o que é esperado quando as massas e os calores específicos são iguais. Passo 6: Por isso a alternativa B (60 °C) está errada, pois a temperatura final não pode se aproximar mais da água quente; a alternativa C (40 °C) está errada porque ficaria mais perto da água fria; a alternativa D (55 °C) está errada porque exigiria massas ou calores específicos diferentes; e a alternativa E (30 °C) está errada por ficar abaixo da temperatura da água fria, o que é impossível em uma mistura de duas águas. Conclusão: o gabarito A está correto e coincide com a resolução.
💡 Dica: Aplique a fórmula de calor para encontrar a temperatura final.
Alternativa por alternativa
Temperatura final calculada corretamente pela troca de calor.
Acredita que a água quente, por estar mais quente, transfere mais calor e puxa a temperatura final para perto de 75 °C, sem considerar a igualdade de massas e calores específicos.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula e calcular a temperatura final como a média aritmética das temperaturas iniciais, resultando em 50 °C.
Supõe que a água fria 'domina' a mistura e puxa a temperatura final para baixo, ou faz uma média ponderada sem justificativa, em vez de igualar o calor cedido ao calor recebido.
Monta uma média ponderada com pesos arbitrários ou comete erro numérico na soma e divisão, sem perceber que, com massas e calores específicos iguais, a média simples é o resultado correto.
Subtrai as diferenças de temperatura em vez de igualar as trocas de calor, ou acredita que a mistura resfria abaixo da temperatura da água fria, o que contraria o princípio do equilíbrio térmico.
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · equilíbrio térmico
Revisar a fórmula de calor e como aplicá-la em misturas.
O aluno pode confundir a fórmula e calcular a temperatura final como a média aritmética das temperaturas iniciais, resultando em 50 °C.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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