Física3ª sérieBNCC EM13CNT102Fácil⏱ medio

Um bloco de alumínio de massa m = 0,500 kg e calor específico c = 900 J·kg?¹·K?¹ é aquecido por uma fonte…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT102

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 bloco de alumínio de massa m = 0,500 kg e calor específico c = 900 J·kg?¹·K?¹ é aquecido por uma fonte elétrica de potência P = 60,0 W. A temperatura inicial é Ti = 20,0 °C e deseja-se aquecer até Tf = 80,0 °C. Despreze perdas térmicas. Calcule o tempo necessário para atingir Tf. Use Q = m·c·?T e t = Q/P, com ?T em K.

A) t = 600 s (10 min)
B) t = 180 s (3 min)
C) t = 270 s (4,5 min)
D) t = 900 s (15 min)
E) t = 450 s (7,5 min).

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Identifique os dados. m = 0,500 kg, c = 900 J·kg^-1·K^-1, P = 60,0 W, Ti = 20,0 °C e Tf = 80,0 °C. Despreze perdas, então toda a energia elétrica vai para o bloco. Passo 2: Calcule a variação de temperatura. ΔT = Tf - Ti = 80,0 - 20,0 = 60,0 K. Como é uma diferença de temperaturas, o valor em kelvin é igual ao valor em graus Celsius. Passo 3: Calcule a energia necessária. Q = m·c·ΔT = 0,500 × 900 × 60,0 = 27 000 J. Passo 4: Calcule o tempo. t = Q/P = 27 000 / 60,0 = 450 s, que equivale a 7,5 min. Passo 5: Conclusão. A alternativa correta é a E, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a A usa 80 K em vez da variação de 60 K; a B corresponde a uma divisão por um valor de potência diferente de 60 W; a C não corresponde a nenhum produto correto de m·c·ΔT dividido por P; a D corresponde a uma energia dobrada em relação à correta.

💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique as fórmulas dadas.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

Usou a temperatura final de 80 K diretamente como ΔT, em vez de calcular a diferença Tf - Ti = 60 K. Com isso, Q = 0,5 × 900 × 80 = 36 000 J e t = 600 s.

B Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Provavelmente errou a multiplicação ou a divisão, ou usou um valor de potência ou de energia diferente do enunciado. O resultado 180 s não resulta de m·c·ΔT/P com os dados corretos.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre calor, potência e tempo, calculando o tempo de forma incorreta ao não considerar a variação de temperatura corretamente.

C Erradaerro: Atenção

Provavelmente errou a conta na multiplicação de m·c·ΔT ou na divisão por P, obtendo uma energia de 16 200 J em vez de 27 000 J. A análise do valor exato não é conclusiva, mas o método está incorreto.

D Erradaerro: Atenção

Provavelmente duplicou a energia necessária, por exemplo usando um ΔT de 120 K, ou dividiu por uma potência de 30 W em vez de 60 W. Assim obtém Q = 54 000 J e t = 900 s.

E Correta

Energia necessária Q = m·c·?T = 0,500·900·(80-20) = 27 000 J. Tempo t = Q/P = 27 000 J / 60,0 W = 450 s = 7,5 min.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Lembrar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

calor específico e tempo

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

calor específico · cálculo de tempo

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de calor e potência em Física.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre calor, potência e tempo, calculando o tempo de forma incorreta ao não considerar a variação de temperatura corretamente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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