Em uma fábrica brasileira de chocolates, a água é usada para absorver calor dos produtos durante uma etapa de…
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 fábrica brasileira de chocolates, a água é usada para absorver calor dos produtos durante uma etapa de resfriamento. Em determinado teste, 2,0 kg de água inicialmente a 25,0 °C absorveram 1 000 J de energia térmica. Considere o calor específico da água igual a 4,18 J/(kg·°C) e despreze perdas de calor para o ambiente. Com base nos dados do teste, qual foi a temperatura final da água, em graus Celsius?
- A) 25,0 °C
- B) 119,6 °C
- C) −94,6 °C
- D) 144,6 °C
- E) 264,2 °C
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2,0 kg, temperatura inicial T0 = 25,0 °C, energia absorvida Q = 1 000 J e calor específico c = 4,18 J/(kg·°C). Como a água absorve calor sem perdas, a energia vai toda para aquecê-la.
- Use a equação do calor sensível: Q = m·c·ΔT, em que ΔT é a variação de temperatura.
- Isole a variação: ΔT = Q / (m·c) = 1 000 / (2,0 × 4,18) = 1 000 / 8,36 ≈ 119,6 °C.
- Calcule a temperatura final: T = T0 + ΔT = 25,0 + 119,6 = 144,6 °C.
- Compare com as alternativas. A resposta 144,6 °C (alternativa D) coincide com o gabarito oficial, então o gabarito está correto.
- Por que as outras estão erradas: A) 25,0 °C é a temperatura inicial, e a água foi aquecida, então não pode continuar igual. B) 119,6 °C é apenas a variação de temperatura, esquecendo de somar a temperatura inicial. C) −94,6 °C resulta de subtrair a variação da temperatura inicial, o que indicaria resfriamento, contrário ao que o calor absorvido provoca. E) 264,2 °C resulta de dividir Q apenas por c, esquecendo a massa, e depois somar 25,0 °C.
💡 Dica: Use a fórmula Q = m * C * ΔT para encontrar a temperatura final.
Alternativa por alternativa
Acredita que a energia absorvida não altera a temperatura da água, ou confunde a temperatura inicial com a final.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de calor absorvido com a variação de temperatura, não aplicando corretamente a fórmula do calor específico.
Calcula corretamente a variação de temperatura de cerca de 119,6 °C, mas esquece de somar a temperatura inicial de 25,0 °C e toma a variação como temperatura final.
Subtrai a variação de temperatura da temperatura inicial, como se a água esfriasse. A intuição de que o resfriamento abaixa a temperatura contraria o fato de que a água absorve calor e se aquece.
O calor absorvido pela água é dado por Q = m · c · ΔT. Assim, 1 000 = 2,0 · 4,18 · ΔT, resultando em ΔT = 119,6 °C. Como a água começou a 25,0 °C, sua temperatura final foi T_f = 25,0 + 119,6 = 144,6 °C.
Esquece de dividir pela massa e calcula ΔT como Q/c (1 000 / 4,18 ≈ 239,2 °C), somando depois os 25,0 °C iniciais.
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · equilíbrio térmico
Revisar a fórmula do calor específico e suas aplicações.
O aluno pode confundir a quantidade de calor absorvido com a variação de temperatura, não aplicando corretamente a fórmula do calor específico.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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