Um painel de aço com massa m = 2,5 kg e calor específico c = 480 J·kg?¹·K?¹ está a 20 °C. Uma chama fornece…
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 painel de aço com massa m = 2,5 kg e calor específico c = 480 J·kg?¹·K?¹ está a 20 °C. Uma chama fornece fluxo de calor q'' = 2,0×104 W·m?² sobre área A = 0,10 m² durante t = 30 s. Despreze perdas. Calcule a temperatura final do painel usando Q = m·c·?T e Q_in = q''·A·t.
- A) 30 °C
- B) 50 °C
- C) 90 °C
- D) 80 °C
- E) 70 °C
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2,5 kg, calor específico c = 480 J/(kg·K), temperatura inicial T0 = 20 °C, fluxo q'' = 2,0×10^4 W/m², área A = 0,10 m², tempo t = 30 s. Não há perdas, então todo o calor fornecido vai para o painel.
- Calcule o calor fornecido: Q_in = q'' × A × t = 2,0×10^4 × 0,10 × 30 = 6,0×10^4 J (60000 J).
- Calcule a capacidade térmica do painel: m × c = 2,5 × 480 = 1200 J/K.
- Use Q = m × c × ΔT para achar a variação de temperatura: ΔT = 60000 / 1200 = 50 K (ou 50 °C de variação).
- Calcule a temperatura final: T_final = T0 + ΔT = 20 + 50 = 70 °C.
- Conclusão. A alternativa correta é a E (70 °C), que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (30 °C) corresponderia a uma variação de apenas 10 K, o que não resulta dos dados; B (50 °C) é a variação de temperatura, não a temperatura final; C (90 °C) soma a temperatura inicial duas vezes ou erra a variação; D (80 °C) corresponderia a uma variação de 60 K, o que exigiria um produto m × c de 1000 J/K, incorreto para os dados.
💡 Dica: Calcule Q_in e depois use Q = m·c·?T para encontrar a temperatura final.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a divisão ou o produto m × c no cálculo de ΔT, chegando a uma variação de apenas 10 K em vez de 50 K.
O aluno calculou corretamente a variação de temperatura (50 K), mas esqueceu de somar a temperatura inicial de 20 °C, respondendo a variação em vez da temperatura final pedida.
O aluno provavelmente somou a temperatura inicial duas vezes (20 + 50 + 20) ou obteve uma variação de 70 K e a somou a 20 °C, confundindo o cálculo de ΔT com o de T final.
O aluno provavelmente usou um produto m × c incorreto, de 1000 J/K (por exemplo, 2,5 × 400), obtendo ΔT de 60 K e somando a 20 °C.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre calor fornecido e variação de temperatura, aplicando incorretamente a fórmula de calor.
Q_in = q''·A·t = 2,0×104·0,10·30 = 6,0×104 J. ?T = Q/(m·c) = 6,0×104/(2,5·480) = 50 K. Temperatura final = 20 °C + 50 K = 70 °C.
Raio-X da questão
calor específico e temperatura
avaliacao
calor específico · equação de calor
Revisar a fórmula de calor específico e como calcular variação de temperatura.
O aluno pode confundir a relação entre calor fornecido e variação de temperatura, aplicando incorretamente a fórmula de calor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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