Em uma atividade de laboratório sobre transferência de energia térmica, um bloco de alumínio de massa 0,200 kg…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Em uma atividade de laboratório sobre transferência de energia térmica, um bloco de alumínio de massa 0,200 kg e calor específico 900 J·kg?¹·K?¹, inicialmente a 350 K, é colocado em contato térmico com um bloco de aço de massa 0,300 kg e calor específico 490 J·kg?¹·K?¹, inicialmente a 290 K. O conjunto está termicamente isolado do ambiente, e as perdas de calor para o recipiente são desprezíveis. Após algum tempo, os blocos atingem a mesma temperatura. Com base nas informações do texto, qual é aproximadamente a temperatura de equilíbrio térmico dos dois blocos?
- A) Te = 314 K
- B) Te = 290 K
- C) Te = 323 K
- D) Te = 320 K
- E) Te = 328 K
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifiquei os dados. Alumínio: m1 = 0,200 kg, c1 = 900 J/(kg·K), T1 = 350 K. Aço: m2 = 0,300 kg, c2 = 490 J/(kg·K), T2 = 290 K. O sistema está isolado, então o calor cedido pelo bloco mais quente é igual ao calor recebido pelo mais frio: Q_alumínio + Q_aço = 0.Passo 2: Escrevi Q = m·c·(Te − Ti) para cada bloco. Para o alumínio: 0,200 × 900 × (Te − 350) = 180·(Te − 350). Para o aço: 0,300 × 490 × (Te − 290) = 147·(Te − 290).Passo 3: Somei e igualei a zero: 180·Te − 63000 + 147·Te − 42630 = 0, ou seja, 327·Te = 105630.Passo 4: Calculei Te = 105630 / 327 ≈ 323 K. Logo a temperatura de equilíbrio é aproximadamente 323 K, o que coincide com o gabarito oficial.Passo 5: Por que as outras estão erradas: A (314 K) ignora os calores específicos; B (290 K) é a temperatura inicial do aço, o que não faz sentido porque o aço ganharia calor sem variar de temperatura; D (320 K) é apenas a média aritmética das temperaturas iniciais, desconsiderando massas e calores específicos; E (328 K) ignora as massas, deixando de considerar que o aço tem mais massa e, portanto, maior capacidade térmica.
💡 Dica: Aplique a conservação de energia para encontrar Te.
Alternativa por alternativa
Provavelmente ponderou as temperaturas apenas pelas massas, esquecendo os calores específicos. Com isso obtém 0,2(Te − 350) + 0,3(Te − 290) = 0, que dá 314 K.
Assume que a temperatura final é a inicial de um dos blocos, geralmente a do aço, como se só um dos corpos mudasse de temperatura.
Por que engana: Confundir a direção do fluxo de calor, assumindo que o bloco de alumínio perde calor enquanto o de aço ganha calor, sem considerar suas massas e capacidades térmicas.
Em um sistema isolado, o calor cedido pelo alumínio é igual, em módulo, ao calor recebido pelo aço. Assim, aplica-se: 0,200 · 900 · (Te − 350) + 0,300 · 490 · (Te − 290) = 0. Logo, 180(Te − 350) + 147(Te − 290) = 0; portanto, 327Te = 105630, resultando em Te ≈ 323 K. Esse valor está entre as temperaturas iniciais, como esperado para uma troca de calor sem fontes externas.
Calcula a média aritmética de 350 K e 290 K, o que ignora completamente as massas e os calores específicos dos blocos.
Pondera as temperaturas apenas pelos calores específicos e desconsidera as massas, obtendo cerca de 328 a 329 K. Também pode ser erro de arredondamento no final do cálculo.
Raio-X da questão
temperatura de equilíbrio
avaliacao
conservação de energia · calor específico
Revisar a conservação de energia em sistemas térmicos.
Confundir a direção do fluxo de calor, assumindo que o bloco de alumínio perde calor enquanto o de aço ganha calor, sem considerar suas massas e capacidades térmicas.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em uma atividade de laboratório, dois blocos metálicos feitos do mesmo material são colocados em contato dentro de um…
- Em uma aula de Física, estudantes colocaram dois blocos de alumínio em um recipiente termicamente isolado, de modo que…
- Dois blocos metálicos são colocados em contato até o equilíbrio térmico sem perdas ao ambiente. Bloco 1: cobre m1 = 0,50…
- Dois blocos, um de alumínio (m1 = 0,300 kg, c1 = 900 J/kg·K) a T1 = 373 K e outro de cobre (m2 = 0,500 kg, c2 = 390…
- Dois blocos metálicos idênticos, cada um com massa m = 0,5 kg e capacidade térmica específica c = 400 J·kg?¹·K?¹, estão…
- Em uma aula de Física, estudantes analisaram a troca de energia térmica em um sistema isolado. Um bloco metálico…
🔎 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