Qual a energia térmica necessária para elevar 250 g de água de 20 °C para 80 °C? Use c_água = 4,2×10^3…
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
Qual a energia térmica necessária para elevar 250 g de água de 20 °C para 80 °C? Use c_água = 4,2×10^3 J/(kg·K). Use Q = m·c·?T, com m em kg e ?T em K.
- A) Q = 6,3×10^4 J (63 kJ).
- B) Q = 4,2×10^4 J (42 kJ)
- C) Q = 1,5×10^4 J (15 kJ)
- D) Q = 2,1×10^4 J (21 kJ)
- E) Q = 8,0×10^4 J (80 kJ)
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é 250 g, que convertida para kg fica 0,25 kg (divide-se por 1000). O calor específico da água é c = 4,2×10^3 J/(kg·K). A temperatura inicial é 20 °C e a final é 80 °C.
- Calcule a variação de temperatura. ?T = 80 - 20 = 60 K (uma variação de 60 graus Celsius equivale a 60 K).
- Aplique a fórmula Q = m·c·?T. Q = 0,25 × 4200 × 60.
- Faça a multiplicação. 0,25 × 4200 = 1050; 1050 × 60 = 63000 J, ou seja, Q = 6,3×10^4 J (63 kJ).
- Conclusão. A alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: B resulta de usar ?T = 40 K, que não corresponde à diferença entre 80 °C e 20 °C. C resulta de usar 1 no lugar do calor específico em unidades de caloria, sem converter para J. D resulta de usar ?T = 20 K, que é a temperatura inicial e não a variação. E resulta de usar a temperatura final 80 como se fosse a variação de temperatura, o que dá um valor aproximado de 84 kJ e não de 80 kJ.
💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique a fórmula Q = m·c·?T.
Alternativa por alternativa
Q = m·c·?T = 0,250 kg·(4,2×10^3 J/kg·K)·(80-20) K = 0,25·4200·60 = 63 000 J = 6,3×10^4 J.
O aluno calculou a variação de temperatura errada, obtendo 40 K em vez de 60 K, provavelmente por erro na subtração de 80 - 20 ou por confusão com outro valor.
Por que engana: O aluno pode confundir a massa em gramas com quilogramas, resultando em um cálculo incorreto da energia térmica.
O aluno usou o valor 1 no lugar do calor específico da água, como se fosse 1 cal/(g·°C), sem converter a unidade para J/(kg·K).
O aluno usou a temperatura inicial de 20 K como variação de temperatura, em vez de calcular a diferença entre as temperaturas final e inicial.
O aluno tomou a temperatura final de 80 como se fosse a variação de temperatura, confundindo ?T com T final, e ainda arredondou o resultado de forma imprecisa.
Raio-X da questão
energia térmica
avaliacao
calculo de calor específico · conversao de unidades
Revisar a fórmula de cálculo de energia térmica e suas variáveis.
O aluno pode confundir a massa em gramas com quilogramas, resultando em um cálculo incorreto da energia térmica.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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