Uma chapa metálica (massa m = 0,50 kg, calor específico c = 900 J·kg?¹·K?¹) de área 0,20 m² e absortividade a…
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
Uma chapa metálica (massa m = 0,50 kg, calor específico c = 900 J·kg?¹·K?¹) de área 0,20 m² e absortividade a = 0,80 é exposta à irradiância I = 1000 W·m?² por t = 10 min. Despreze perdas. Calcule a elevação de temperatura ?T. Use Q = P_abs·t e ?T = Q/(m·c). (t em s).
- A) ?T é 50 K porque P_abs = 100 W.
- B) A elevação de temperatura ?T é 500 K pois c é 1500 J·kg?¹·K?¹.
- C) ?T é 300 K porque Q = 90.000 J e m = 1 kg.
- D) P_abs=1000·0,20·0,80=160 W; Q=160·600=96000 J; ?T=96000/(0,50·900)=213 K
- E) A elevação de temperatura ?T é 100 K porque Q = 16.000 J.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a potência absorvida: P_abs = I x A x a = 1000 x 0,20 x 0,80 = 160 W. Passo 2: Converta o tempo para segundos: t = 10 min = 600 s. Passo 3: Calcule a energia absorvida: Q = P_abs x t = 160 x 600 = 96000 J. Passo 4: Calcule a variação de temperatura: ΔT = Q / (m x c) = 96000 / (0,50 x 900) = 96000 / 450 = 213,3 K, ou seja, aproximadamente 213 K. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a alternativa A usa P_abs = 100 W, o que equivale a usar 0,50 no lugar da absortividade 0,80; a alternativa B introduz c = 1500 J/(kg·K), valor que não aparece no enunciado; a alternativa C inventa massa de 1 kg e um Q de 90000 J que não decorrem dos dados; a alternativa E usa Q = 16000 J, que não corresponde a 160 W durante 600 s. Observação: como se trata de uma variação de temperatura, o resultado em kelvin tem o mesmo valor numérico que em graus Celsius.
💡 Dica: Calcule a energia absorvida antes de determinar a variação de temperatura.
Alternativa por alternativa
Provavelmente trocou a absortividade 0,80 pelo valor da massa 0,50 ao calcular a potência absorvida, obtendo P_abs = 100 W, e depois aplicou a fórmula sem refazer os cálculos com os dados corretos.
Acredita que o calor específico é 1500 J·kg⁻¹·K⁻¹, valor que não aparece no enunciado, e por isso chega a ΔT = 500 K; leu mal ou inventou um dado da questão.
Por que engana: Confundir a fórmula de cálculo da energia absorvida, utilizando valores incorretos para a área ou a irradiância.
Assume uma massa de 1 kg e um Q de 90000 J, dados que não estão no enunciado; ao dividir por 300 obtém 300 K, mostrando que não usou a massa e o calor específico fornecidos.
Calculou-se P_abs = I·A·a; energia Q = P_abs·t (600 s); ?T = Q/(m·c) ? 213 K (aumento de 213 °C).
Calculou Q = 16000 J, o que equivale a 160 W multiplicados por 100 s, indicando que não converteu corretamente os 10 min em 600 s; em seguida o resultado de 100 K também está errado na divisão.
Raio-X da questão
calor específico e temperatura
avaliacao
calor específico · conservação de energia
Revisar as fórmulas de calor e variação de temperatura.
Confundir a fórmula de cálculo da energia absorvida, utilizando valores incorretos para a área ou a irradiância.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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