FísicaENEMBNCC EM13CNT101Média⏱ medio

Um bloco de cobre de massa m_c = 2,00 kg a T_c = 150 °C é colocado em um calorímetro isolado com m_w = 5,00 kg…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Um bloco de cobre de massa m_c = 2,00 kg a T_c = 150 °C é colocado em um calorímetro isolado com m_w = 5,00 kg de água a T_w = 25,0 °C. Determine a temperatura de equilíbrio T_f. Dados: c_cu = 385 J·kg?¹·K?¹, c_w = 4186 J·kg?¹·K?¹. Considere sem perdas.

A) T_f = 60 °C
B) T_f = 15 °C
C) T_f = 100 °C
D) T_f = 29,4 °C
E) T_f = 50 °C

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

Como o calorímetro é isolado e não há perdas, o calor cedido pelo bloco de cobre é igual ao calor recebido pela água. Passo 2: Calor cedido pelo cobre: Q_cu = m_c * c_cu * (T_c - T_f). Calor recebido pela água: Q_w = m_w * c_w * (T_f - T_w). Passo 3: Igualando: 2,00 * 385 * (150 - T_f) = 5,00 * 4186 * (T_f - 25,0). Passo 4: Calculando os produtos: 770 * (150 - T_f) = 20930 * (T_f - 25). Passo 5: Distribuindo: 115500 - 770 T_f = 20930 T_f - 523250. Passo 6: Agrupando os termos: 115500 + 523250 = 20930 T_f + 770 T_f, ou seja, 638750 = 21700 T_f. Passo 7: Logo, T_f = 638750 / 21700, que é aproximadamente 29,4 °C. Passo 8: Por que as outras estão erradas: A (60 °C) corresponde a uma média ponderada só pelas massas, sem considerar os calores específicos, o que superestima a temperatura final; B (15 °C) é menor que a temperatura inicial da água, o que é impossível, pois a água só pode aquecer; C (100 °C) ignora que a água não recebe tanto calor e corresponderia a uma temperatura de ebulição sem justificativa; E (50 °C) não resulta de nenhum balanço de energia correto com os dados. Passo 9: Conclusão: a alternativa correta é a D, T_f = 29,4 °C, coincidindo com o gabarito oficial.

💡 Dica: Aplique o princípio da conservação de energia para encontrar a temperatura de equilíbrio.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Igualou as massas e as temperaturas de forma ponderada como se o cobre e a água tivessem o mesmo calor específico, o que leva a uma média de cerca de 60 °C.

Por que engana: O aluno pode confundir a direção do fluxo de calor, acreditando que o calor sempre flui do corpo mais frio para o mais quente.

B Erradaerro: Conceitual

Acredita que a temperatura final fica perto da temperatura inicial da água, como se o bloco quente quase não aquecesse a água ou houvesse inversão no sinal do balanço térmico.

C Erradaerro: Senso comum

Supõe que a água, ao receber calor do bloco quente, chegaria à temperatura de ebulição, associando o aquecimento intenso ao ponto de 100 °C do senso comum.

D Correta

Conservação de energia: Q_perdido(cobre)=Q_ganho(água). m_c·c_cu·(150-T_f)=m_w·c_w·(T_f-25). Resolvendo: T_f ˜ 29,4 °C.

E Erradaerro: Atenção

Chegou a um valor redondo por cálculo aproximado ou erro numérico na multiplicação ou divisão dos coeficientes (por exemplo, errando 5 * 4186 ou 638750 / 21700), sem manter a precisão necessária.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

calor específico e equilíbrio térmico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

calor específico · equilíbrio térmico

📚 Reveja

Revisar o cálculo de temperatura de equilíbrio em sistemas térmicos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a direção do fluxo de calor, acreditando que o calor sempre flui do corpo mais frio para o mais quente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Calor Sensível, Latente e Trocas de Calor

🔎 Procurar outra questão

Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.

Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog