Uma chaleira elétrica aquece m = 0,500 kg de água de 20 °C a 100 °C. Calcule a energia Q necessária usando Q =…
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
Uma chaleira elétrica aquece m = 0,500 kg de água de 20 °C a 100 °C. Calcule a energia Q necessária usando Q = m c ?T, com c = 4,18×10^3 J·kg?¹·K?¹.
- A) Q = 0,500·4,18×10^3·(100+20) = 8,35×10^5 J
- B) Q = m(100-20) = 0,500·(100-20) = 40 J
- C) Q = m c (100-0) = 0,500·4,18×10^3·100 = 2,09×10^5 J
- D) Q = m c (80-20) = 0,500·4,18×10^3·60 = 1,25×10^5 J
- E) Q = m c ?T = 0,500·4,18×10^3·(100–20) = 1,67×10^5 J.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 0,500 kg, o calor específico da água é c = 4,18×10^3 J/(kg·K), a temperatura inicial é 20 °C e a final é 100 °C. Passo 2: Calcule a variação de temperatura, que é a final menos a inicial: ΔT = 100 - 20 = 80 K (a variação em kelvin é igual à variação em graus Celsius). Passo 3: Aplique a fórmula Q = m·c·ΔT. Q = 0,500 × 4,18×10^3 × 80 = 2090 × 80 = 167 200 J, ou seja, Q ≈ 1,67×10^5 J. Passo 4: Compare com as alternativas. A alternativa E tem exatamente esse resultado, o que confirma o gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A soma das temperaturas (100 + 20) em vez da subtração gera um resultado grande e incorreto, além de o valor 8,35×10^5 J não ser o produto da conta indicada. A alternativa B esquece o calor específico c e usa apenas m·ΔT, o que não tem unidade de energia. A alternativa C usa 100 °C como variação, ignorando que a água começa a 20 °C. A alternativa D aplica a conta com 80 K, mas depois subtrai 20 novamente, ou seja, desconta a temperatura inicial duas vezes. Resposta final: Q = 1,67×10^5 J, alternativa E.
💡 Dica: Aplique a fórmula Q = m c ?T para encontrar a energia.
Alternativa por alternativa
O aluno soma as temperaturas (100 + 20 = 120) em vez de calcular a variação, como se a temperatura inicial fosse acrescentada e não subtraída. Além disso, o resultado 8,35×10^5 J não corresponde nem à conta indicada.
Por que engana: Confundir a variação de temperatura usando a soma em vez da subtração, resultando em um cálculo incorreto da energia.
O aluno calcula a variação de temperatura corretamente, mas esquece o calor específico c da água, usando apenas Q = m·ΔT. Não percebe que c converte a variação de temperatura em energia.
O aluno usa a temperatura final de 100 °C como se fosse a variação de temperatura, ignorando que a água já começa a 20 °C. Ele lê o enunciado de forma incompleta e não considera o dado inicial.
O aluno calcula 100 - 20 = 80 e depois subtrai 20 de novo, obtendo ΔT = 60 K. Ele aplica a subtração da temperatura inicial duas vezes, o que é um erro no método.
?T = 80 K; aplicar Q = m c ?T ? Q = 0,5·4180·80 = 167200 J ˜ 1,67×10^5 J. Energia é absorvida pela água (não consideradas perdas).
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · mudança de temperatura
Revisar a fórmula de calor específico e suas aplicações.
Confundir a variação de temperatura usando a soma em vez da subtração, resultando em um cálculo incorreto da energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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