Uma placa de cobre (m = 0,20 kg, c = 385 J·kg?¹·K?¹) com área A = 0,050 m² e absortividade a = 0,85 recebe I =…

Questão

Uma placa de cobre (m = 0,20 kg, c = 385 J·kg?¹·K?¹) com área A = 0,050 m² e absortividade a = 0,85 recebe I = 1000 W·m?² durante t = 120 s. Negligencie perdas. Calcule a variação de temperatura ?T e a temperatura final se T0 = 20 °C. Use Q = a·I·A·t = m·c·?T.

1. A) ?T ˜ 40 K
2. B) ?T ˜ 80 K
3. C) ?T ˜ 20 K
4. D) ?T ˜ 66,2 K; T_final ˜ 86,2 °C.
5. E) T_final ˜ 100 °C

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. Massa m = 0,20 kg, calor específico c = 385 J/(kg·K), área A = 0,050 m², absortividade a = 0,85, irradiância I = 1000 W/m², tempo t = 120 s e temperatura inicial T0 = 20 °C. Não há perdas.
2. Calcule a energia absorvida pela placa. Q = a·I·A·t = 0,85 × 1000 × 0,050 × 120 = 5100 J.
3. Isole a variação de temperatura na equação Q = m·c·ΔT. ΔT = Q / (m·c) = 5100 / (0,20 × 385) = 5100 / 77 ≈ 66,2 K.
4. Calcule a temperatura final. Como a variação em kelvin equivale à variação em graus Celsius, T_final = T0 + ΔT = 20 + 66,2 ≈ 86,2 °C.
5. Compare com o gabarito. O resultado obtido, ΔT ≈ 66,2 K e T_final ≈ 86,2 °C, coincide com a alternativa D, que é o gabarito oficial.
6. Por que as outras estão erradas. A (ΔT ≈ 40 K) não corresponde ao cálculo de Q/(m·c). B (ΔT ≈ 80 K) resulta de uma conta que não reproduz 5100 J dividido por 77. C (ΔT ≈ 20 K) confunde a variação com a temperatura inicial. E (T_final ≈ 100 °C) exigiria um ΔT de cerca de 80 K, que não é o valor correto.

💡 Dica: Aplique a fórmula Q = a·I·A·t para encontrar Q e, em seguida, use m·c·?T para calcular a variação de temperatura.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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