Um LED infravermelho de segurança entrega potência P = 0,200 W durante t = 0,500 s sobre uma pequena área de…
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
Um LED infravermelho de segurança entrega potência P = 0,200 W durante t = 0,500 s sobre uma pequena área de pele. Assuma massa aquecida m = 1,00×10^-3 kg e calor específico c = 4180 J·kg^-1·K^-1. Calcule o aumento de temperatura ?T, usando E = P t e ?T = E/(m c).
- A) ?T = 2,39×10^-2 K (˜0,024 K)
- B) ?T = 0,010 K
- C) ?T = 0,005 K
- D) ?T = 0,100 K
- E) ?T = 4,18×10^-2 K
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a energia entregue pelo LED com E = P t. Temos P = 0,200 W e t = 0,500 s, logo E = 0,200 x 0,500 = 0,100 J. Passo 2: Calcule o produto m c, com m = 1,00x10^-3 kg e c = 4180 J/(kg.K). Temos m c = 1,00x10^-3 x 4180 = 4,18 J/K. Passo 3: Aplique ΔT = E/(m c) = 0,100 / 4,18 = 0,0239 K, ou seja, ΔT = 2,39x10^-2 K, que corresponde à alternativa A. Passo 4: Por que as outras estão erradas: na B (0,010 K) o valor é cerca de 2,4 vezes menor que o correto, indicando um erro na divisão ou na multiplicação de m c. Na C (0,005 K) o valor é quase cinco vezes menor, o que sugere que a energia foi tomada pela metade ou que o produto m c foi superestimado. Na D (0,100 K) o valor é igual à própria energia em joules, indicando que se esqueceu de dividir por m c. Na E (4,18x10^-2 K) o número carrega o valor de c, indicando confusão na montagem da fórmula ou na escala. Gabarito oficial confirmado: A.
💡 Dica: Calcule a energia e depois a variação de temperatura.
Alternativa por alternativa
E = P t = 0,200·0,500 = 0,100 J; ?T = 0,100 /(1,00×10^-3·4180) = 0,0239 K ˜ 0,024 K.
Provavelmente calculou m c de forma errada, obtendo um produto cerca de 10 vezes maior ou dividindo a energia por um fator próximo de 10, sem fazer a conta de m x c corretamente.
Provavelmente usou apenas metade da energia (por exemplo, tomou P t/2 como se fosse a energia entregue) ou dobrou o produto m c, perdendo o fator de 2 da conta.
Acredita que o aumento de temperatura é numericamente igual à energia, ignorando a divisão por m c. Não percebe que ΔT tem unidade de K e exige a capacidade térmica do corpo.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, aplicando incorretamente a fórmula de cálculo do aumento de temperatura.
Provavelmente inverteu ou misturou os termos da fórmula, deixando o calor específico no resultado ou usando a escala de c de forma errada. O valor 4,18 aparece como resultado de m c e não como ΔT.
Raio-X da questão
aumento de temperatura
avaliacao
calor específico · potência e energia
Revisar a relação entre potência, energia e calor específico.
O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, aplicando incorretamente a fórmula de cálculo do aumento de temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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