Em uma atividade sobre as trocas de energia térmica, um estudante colocou 100 g de gelo inicialmente a 0 °C em…
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 sobre as trocas de energia térmica, um estudante colocou 100 g de gelo inicialmente a 0 °C em um recipiente com água quente. Todo o gelo derreteu, formando água ainda a 0 °C. Para a água, nesse intervalo de temperatura, considere o calor específico igual a 4,18 J/(g·°C) e o calor latente específico de fusão igual a 334 J/g. Como não houve variação de temperatura do gelo durante a fusão, despreze outras trocas de calor. Com base no texto, qual foi a quantidade de calor absorvida pelo gelo durante sua fusão?
- A) 3,34 × 10⁴ J
- B) 3,34 × 10⁶ J
- C) 2,09 × 10² J
- D) 0 J
- E) 3,34 × 10² J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa de gelo é m = 100 g e o calor latente específico de fusão da água é L = 334 J/g. Como o gelo está a 0 °C e derrete sem variar a temperatura, o calor envolvido é latente, não sensível, e o calor específico 4,18 J/(g·°C) não entra no cálculo.
- Aplique a fórmula do calor latente: Q = m × L.
- Substitua os valores: Q = 100 g × 334 J/g = 33400 J.
- Escreva em notação científica: 33400 J = 3,34 × 10^4 J. Portanto, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Análise das demais alternativas. A alternativa B está errada porque o valor 3,34 × 10^6 J é cem vezes maior que o correto. A alternativa C está errada porque 2,09 × 10^2 J corresponde a um cálculo com o calor específico, que serve para variações de temperatura e não para mudança de fase. A alternativa D está errada porque o gelo absorve calor mesmo sem variar de temperatura, já que essa energia é usada para romper as ligações do sólido. A alternativa E está errada porque 3,34 × 10^2 J é cem vezes menor que o correto, pois a massa de 100 g não foi considerada.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor usando a fórmula Q = m * c * ΔT.
Alternativa por alternativa
Durante a fusão, a temperatura do gelo permanece constante; portanto, deve ser usada a relação Q = m · Lf. Assim, Q = 100 g · 334 J/g = 33 400 J = 3,34 × 10⁴ J.
O aluno provavelmente multiplicou a massa de forma errada, acrescentando dois zeros a mais (100 × 10^2 em vez de 100), ou confundiu a potência de dez ao escrever o resultado.
O aluno provavelmente usou o calor específico da água (4,18 J/(g·°C)) em vez do calor latente, aplicando a fórmula de calor sensível Q = m·c·ΔT com um ΔT que não existe nesta situação.
O aluno provavelmente concluiu que, como a temperatura não variou, não houve troca de calor, confundindo ausência de variação de temperatura com ausência de energia transferida.
O aluno provavelmente usou apenas o valor do calor latente, 334 J/g, sem multiplicar pela massa de 100 g, ou errou a potência de dez ao escrever o resultado.
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · mudanças de estado físico
Revisar a fórmula de cálculo de calor específico e suas aplicações.
O aluno pode confundir a quantidade de calor necessária para derreter o gelo com a quantidade de calor necessária para aquecer a água resultante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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