Um bloco de cobre (m = 0,20 kg; c = 390 J/kg·K) a 90 °C é colocado em 0,60 kg de água (c = 4180 J/kg·K) a 25…
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
Um bloco de cobre (m = 0,20 kg; c = 390 J/kg·K) a 90 °C é colocado em 0,60 kg de água (c = 4180 J/kg·K) a 25 °C, sem trocas com o ambiente. Determine a temperatura de equilíbrio térmico. Use Q = m c ?T (SI).
- A) Tf = 20,0 °C
- B) Tf = 25,0 °C
- C) Tf = 27,0 °C
- D) Tf = 50,0 °C
- E) Tf = 60,0 °C
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Sem trocas com o ambiente, o calor cedido pelo cobre é igual ao calor recebido pela água: Q_cobre + Q_água = 0. Passo 2: Com Q = m c ΔT: 0,20 x 390 x (Tf - 90) + 0,60 x 4180 x (Tf - 25) = 0. O cobre esfria, por isso sua variação de temperatura é negativa (Tf - 90). Passo 3: Calculando os produtos: 78 (Tf - 90) + 2508 (Tf - 25) = 0, ou seja, 78 Tf - 7020 + 2508 Tf - 62700 = 0. Passo 4: Juntando os termos: 2586 Tf = 69720, logo Tf = 26,96 °C, que arredondado fica 27,0 °C. Passo 5: Conferindo: o cobre perde cerca de 78 x 63,04 = 4917 J e a água ganha cerca de 2508 x 1,96 = 4916 J, valores praticamente iguais (a diferença é só arredondamento). Passo 6: Por que as outras estão erradas: A (20,0 °C) fica abaixo da temperatura inicial da água, o que não pode ocorrer, pois a água só esquenta; B (25,0 °C) ignora o calor cedido pelo cobre; D (50,0 °C) não respeita as massas e os calores específicos dos dois corpos; E (60,0 °C) está próxima da temperatura do cobre, mas a água tem capacidade térmica muito maior e puxa o equilíbrio para perto do seu valor inicial. Passo 7: O gabarito oficial C está correto e coincide com a resolução independente.
💡 Dica: Aplique a conservação de energia para encontrar a temperatura final.
Alternativa por alternativa
Acredita que a temperatura final deve ficar abaixo da temperatura inicial da água, como se a água também cedesse calor. Não percebe que a água só recebe calor do bloco mais quente.
Supõe que a água não é afetada pelo bloco e que a temperatura não muda, esquecendo que o cobre a 90 °C cede calor para a água.
Correto: 0,2·390·(90-Tf)=0,6·4180·(Tf-25) ? Tf ˜ 26,95 ˜ 27,0 °C.
Tira uma média simples das temperaturas, aproximadamente no meio do intervalo entre 25 °C e 90 °C, sem montar a igualdade de calores e sem considerar massas e calores específicos.
Por que engana: Confundir a direção do fluxo de calor, assumindo que o calor sempre flui do corpo mais frio para o mais quente sem considerar as massas e capacidades térmicas.
Acha que o bloco quente domina o resultado e que o equilíbrio fica perto de sua temperatura inicial, possivelmente invertendo o peso da massa ou do calor específico de um dos corpos.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico
avaliacao
equilíbrio térmico · calor específico
Revisar a fórmula de calor e conservação de energia.
Confundir a direção do fluxo de calor, assumindo que o calor sempre flui do corpo mais frio para o mais quente sem considerar as massas e capacidades térmicas.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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