Em uma aula de Física, estudantes colocaram 0,500 kg de gelo inicialmente a 0 °C em um calorímetro. Um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula de Física, estudantes colocaram 0,500 kg de gelo inicialmente a 0 °C em um calorímetro. Um aquecedor forneceu 1,00 × 105 J ao sistema até que todo o gelo se transformasse em água, ainda a 0 °C. O calorímetro não era perfeitamente isolado. Para a água, considera-se como referência o calor latente de fusão de 3,34 × 105 J/kg. Considerando que a energia medida pelo aquecedor foi utilizada para estimar o calor latente de fusão, calcule esse valor para o gelo analisado e avalie sua comparação com o valor de referência.
- A) L = 2,50 × 10⁵ J/kg; a energia fornecida é dividida por uma massa incorreta.
- B) L = 5,00 × 10⁴ J/kg; o valor resulta de dividir a energia fornecida pela massa e por dois.
- C) L = 1,00 × 10⁵ J/kg; a massa é considerada numericamente igual a um quilograma.
- D) L = 2,00 × 10⁵ J/kg; o valor obtido é menor que o de referência, indicando perdas de calor ou incertezas experimentais.
- E) L = 3,34 × 10⁵ J/kg; o valor de referência substitui o resultado da medição.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa de gelo m = 0,500 kg e energia fornecida pelo aquecedor Q = 1,00 x 10^5 J. Como todo o gelo passa a água a 0 °C, toda essa energia é usada na fusão, o que permite estimar o calor latente L = Q / m.
- Calcular o calor latente medido. L = 1,00 x 10^5 J / 0,500 kg = 2,00 x 10^5 J/kg.
- Comparar com a referência. O valor de referência é 3,34 x 10^5 J/kg. O valor medido, 2,00 x 10^5 J/kg, é cerca de 40% menor que a referência.
- Interpretar a diferença. O calorímetro não era perfeitamente isolado, então parte da energia do aquecedor se perdeu para o ambiente e não foi usada na fusão. Como a energia efetivamente absorvida pelo gelo foi menor que 1,00 x 10^5 J, a estimativa fica abaixo do valor real. Incertezas de medição também podem contribuir.
- Conclusão. A alternativa D está correta: o valor obtido é 2,00 x 10^5 J/kg e é menor que o de referência, com perdas de calor ou incertezas experimentais como explicação. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A usa uma massa incorreta de 0,400 kg, o que não corresponde ao enunciado. A alternativa B divide por dois sem justificativa. A alternativa C trata a massa como 1 kg, ignorando o dado fornecido. A alternativa E usa o valor de referência como se fosse o resultado da medição, quando a questão pede justamente a estimativa experimental.
💡 Dica: Use a fórmula Q = m * L para calcular L.
Alternativa por alternativa
O aluno divide a energia por uma massa diferente da dada, como 0,400 kg, provavelmente por erro de leitura ou de digitação do valor da massa.
O aluno acredita que a energia deve ser dividida por dois, talvez confundindo a fórmula L = Q / m com alguma relação de metade ou com outro fator sem fundamento.
O aluno ignora o valor da massa fornecido e assume massa de 1 kg, o que faz o resultado ser igual à energia fornecida em número.
Por que engana: O aluno pode confundir o cálculo do calor latente com a quantidade de calor recebida, resultando em um valor incorreto para L.
Durante a fusão, a temperatura permanece constante e vale a relação Q = mL. Assim, L = Q/m = (1,00 × 10⁵ J)/(0,500 kg) = 2,00 × 10⁵ J/kg. Como esse resultado é menor que 3,34 × 10⁵ J/kg, a diferença pode ser atribuída às perdas de calor e às incertezas da medição, coerentes com o fato de o calorímetro não ser perfeitamente isolado.
O aluno confunde o valor de referência com o resultado da medição, supondo que o experimento deve reproduzir exatamente o valor tabelado e não estimá-lo.
Raio-X da questão
calor latente de fusão
avaliacao
calor latente de fusão · conservação de energia
Revisar a fórmula do calor latente e suas aplicações.
O aluno pode confundir o cálculo do calor latente com a quantidade de calor recebida, resultando em um valor incorreto para L.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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