Um coletor solar armazenou Q = 3,00×106 J de energia térmica durante o dia. Pretende-se guardar essa energia…
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
Um coletor solar armazenou Q = 3,00×106 J de energia térmica durante o dia. Pretende-se guardar essa energia usando parafina com calor latente L = 1,70×105 J·kg?¹. Qual massa mínima de parafina m_pcm necessária para armazenar Q (assuma apenas fusão como armazenamento: Q = m_pcm·L)?
- A) m_pcm = 10,0 kg
- B) m_pcm = 17,6 kg
- C) m_pcm = 15,0 kg
- D) m_pcm = 5,0 kg
- E) m_pcm = 20,0 kg
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Q = 3,00×10^6 J de energia armazenada e L = 1,70×10^5 J/kg de calor latente da parafina. A incógnita é a massa m_pcm. Passo 2: Use a relação dada, Q = m_pcm·L, isolando a massa: m_pcm = Q/L. Passo 3: Calcule: m_pcm = 3,00×10^6 / 1,70×10^5 = 30/1,70 ≈ 17,6 kg. Passo 4: Verifique a ordem de grandeza: 1,70×10^5 × 17,6 ≈ 3,0×10^6 J, o que confirma o resultado. Passo 5: Conclusão: a alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A (10,0 kg) está errada, pois só seria obtida dividindo Q por um valor de L próximo de 3,00×10^5 J/kg, que não é o dado. A alternativa C (15,0 kg) está errada, pois exigiria um calor latente de 2,00×10^5 J/kg, arredondamento indevido do valor fornecido. A alternativa D (5,0 kg) está errada, pois exigiria um calor latente de 6,00×10^5 J/kg, valor muito maior que o dado. A alternativa E (20,0 kg) está errada, pois só seria obtida com Q de 3,40×10^6 J ou L de 1,50×10^5 J/kg, nenhum dos quais está no enunciado.
💡 Dica: Use a fórmula Q = m_pcm·L para encontrar a massa.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente trocou o valor do calor latente por 3,00×10^5 J/kg, dígito repetido do enunciado, e calculou 3,00×10^6 / 3,00×10^5 = 10 kg.
m = Q/L = 3,00×106 / 1,70×105 = 17,647... kg ˜ 17,6 kg; armazenamento por fusão Q = m·L.
O aluno provavelmente arredondou L para 2,00×10^5 J/kg, aproximando de forma indevida, e obteve 3,00×10^6 / 2,00×10^5 = 15 kg.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula e calcular a massa usando um valor incorreto para o calor latente ou a energia térmica.
O aluno provavelmente usou um calor latente de 6,00×10^5 J/kg ou errou a potência de dez na divisão, chegando a 5 kg, sem checar a ordem de grandeza.
O aluno provavelmente dobrou a energia para 3,40×10^6 J, ou tomou o calor latente como 1,50×10^5 J/kg, e então dividiu, obtendo 20 kg.
Raio-X da questão
calor latente e fusão
avaliacao
calor latente · fusão
Revisar o conceito de calor latente e suas aplicações.
O aluno pode confundir a fórmula e calcular a massa usando um valor incorreto para o calor latente ou a energia térmica.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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