Um aparelho de ablação por micro-ondas usado em procedures experimentais entrega potência elétrica P = 10,0 W…
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 aparelho de ablação por micro-ondas usado em procedures experimentais entrega potência elétrica P = 10,0 W por 30,0 s sobre um pequeno volume de tecido que absorve 40% da potência. Massa do volume m = 0,020 kg; calor específico c = 4180 J·kg?1·K?1 (água). Calcule a elevação de temperatura ?T = (P·?·t)/(m·c). Use unidades SI.
- A) ?T ˜ 6,00 K (˜6,00 °C)
- B) ?T ˜ 0,72 K (˜0,72 °C)
- C) ?T ˜ 1,44 K (˜1,44 °C).
- D) ?T ˜ 2,00 K (˜2,00 °C)
- E) ?T ˜ 3,00 K (˜3,00 °C)
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. P = 10,0 W, t = 30,0 s, fração absorvida = 40% (0,40), m = 0,020 kg e c = 4180 J/(kg·K). Passo 2: Calcule a energia efetivamente absorvida pelo tecido. Energia = P·fração·t = 10,0 · 0,40 · 30,0 = 120 J. Passo 3: Calcule a capacidade térmica do volume de tecido. m·c = 0,020 · 4180 = 83,6 J/K. Passo 4: Calcule a elevação de temperatura. ΔT = 120 / 83,6 ≈ 1,435 K, ou seja, aproximadamente 1,44 K (ou 1,44 °C, pois a variação de temperatura é igual em kelvin e em graus Celsius). Passo 5: Conclusão. A alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque a conta resultaria em 6,00 K apenas se o calor específico fosse ignorado. A alternativa B está errada porque 0,72 K corresponde a uma energia metade da real. A alternativa D está errada porque 2,00 K só surge se m·c for tratado como 60 J/K, o que não corresponde aos dados. A alternativa E está errada porque 3,00 K resulta de um arredondamento grosseiro de m·c para 100 J/K, distante do valor correto de 83,6 J/K.
💡 Dica: Calcule a potência absorvida antes de aplicar a fórmula da temperatura.
Alternativa por alternativa
Dividiu a energia absorvida pela massa e esqueceu o calor específico, calculando 120 / 0,020 = 6,00.
Por que engana: O aluno pode confundir a porcentagem de potência absorvida, utilizando 100% em vez de 40%, resultando em um cálculo incorreto da elevação de temperatura.
Calculou a energia absorvida pela metade (60 J), possivelmente tomando 20% em vez de 40% ou usando 15 s em vez de 30 s.
Energia absorvida Q = P·?·t = 10·0,4·30 = 120 J. ?T = Q/(m·c) = 120/(0,020·4180) ˜ 1,44 K.
Usou um valor de calor específico incorreto, cerca de 3000 J/(kg·K), chegando a m·c = 60 J/K e ΔT = 120 / 60 = 2,00 K.
Arredondou m·c para 100 J/K de forma grosseira e dividiu 300 J (sem aplicar o fator de 40%) por 100, obtendo 3,00 K.
Raio-X da questão
elevação de temperatura
avaliacao
calor específico · potência e tempo
Revisar a fórmula de calor e suas aplicações em física.
O aluno pode confundir a porcentagem de potência absorvida, utilizando 100% em vez de 40%, resultando em um cálculo incorreto da elevação de temperatura.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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