Um painel polimérico tem massa m = 1,20 kg e calor específico c = 1500 J·kg?¹·K?¹; área exposta A = 0,50 m²…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um painel polimérico tem massa m = 1,20 kg e calor específico c = 1500 J·kg?¹·K?¹; área exposta A = 0,50 m². Insolação S = 800 W·m?², absortividade a = 0,90. Quanto tempo t em minutos é necessário para elevar a temperatura em ?T = 40 K, assumindo perdas desprezíveis? Use P_abs = S·A·a e t = m c ?T / P_abs.
- A) t = 400 s
- B) t = 120 s
- C) t = 50 s
- D) t = 300 s
- E) t = 200 s ˜ 3,33 min.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a potência absorvida: P_abs = S·A·a = 800 W/m² × 0,50 m² × 0,90 = 360 W.
- Calcule a energia necessária para elevar a temperatura: m·c·ΔT = 1,20 kg × 1500 J/(kg·K) × 40 K = 72 000 J.
- Calcule o tempo: t = 72 000 J / 360 W = 200 s.
- Converta para minutos: 200 s / 60 = 3,33 min. Logo, a alternativa E (t = 200 s ≈ 3,33 min) está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (400 s) corresponderia a uma potência de 180 W, o que ocorre se a absortividade for tratada como 0,45; B (120 s) exigiria potência de 600 W, resultado de um erro na multiplicação dos fatores; C (50 s) exigiria uma energia de cerca de 18 000 J, resultado de massa ou calor específico usados errados; D (300 s) exigiria potência de 240 W, resultado de um valor errado de absortividade ou de ΔT.
💡 Dica: Calcule P_abs e depois t usando a fórmula fornecida.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente reduziu a potência absorvida pela metade, usando absortividade 0,45 ou área efetiva de 0,25 m², e obteve 180 W. Com isso, dividiu 72 000 J por 180 W e chegou a 400 s.
O aluno provavelmente errou a multiplicação de S·A·a e obteve uma potência de cerca de 600 W. Com isso, dividiu a energia de 72 000 J por esse valor e chegou a 120 s.
O aluno provavelmente usou a massa ou o calor específico com valor errado, ou errou o produto m·c·ΔT, obtendo cerca de 18 000 J. Com isso, dividiu essa energia por 360 W e chegou a 50 s.
O aluno provavelmente usou um valor incorreto de absortividade ou de ΔT (por exemplo 60 K), o que dá energia de 108 000 J ou potência de 240 W. Com isso, chegou a 300 s.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula de tempo com a de potência, resultando em um cálculo incorreto do tempo necessário para a elevação da temperatura.
P_abs = 800·0,50·0,90 = 360 W; energia = m c ?T = 1,20·1500·40 = 72 000 J; t = 72 000/360 = 200 s ˜ 3,33 min.
Raio-X da questão
calor específico e temperatura
avaliacao
calor específico · cálculo de potência
Revisar as fórmulas de calor específico e cálculo de tempo para aquecimento.
O aluno pode confundir a fórmula de tempo com a de potência, resultando em um cálculo incorreto do tempo necessário para a elevação da temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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