Um coletor solar aquece 2,0 kg de água de 20 °C a 60 °C. Calcule a energia térmica absorvida pelo sistema. Use…
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 coletor solar aquece 2,0 kg de água de 20 °C a 60 °C. Calcule a energia térmica absorvida pelo sistema. Use Q = m · c · ?T e c_{água} = 4180 J·kg?¹·K?¹.
- A) Q = 2,0 kg · 4180 J·kg?¹·K?¹ · 40 K = 334400 J (3,34·10^5 J).
- B) A energia térmica absorvida é 1000000 J.
- C) A energia térmica absorvida é 200000 J.
- D) A energia térmica absorvida é 100000 J.
- E) A energia térmica absorvida é 3340 J.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A massa é m = 2,0 kg, a temperatura inicial é 20 °C, a temperatura final é 60 °C e o calor específico da água é c = 4180 J/(kg·K).
- Calcule a variação de temperatura: ΔT = 60 - 20 = 40 K (uma variação de 40 graus Celsius equivale a 40 K).
- Aplique a fórmula Q = m · c · ΔT: Q = 2,0 · 4180 · 40.
- Faça a conta: 2,0 · 4180 = 8360; 8360 · 40 = 334400 J, ou seja, Q = 3,34 · 10^5 J.
- Compare com as alternativas. A alternativa A traz exatamente esse resultado, então ela está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: B (1000000 J) é cerca de três vezes maior que o valor correto; C (200000 J) e D (100000 J) não correspondem a nenhum produto correto de massa, calor específico e variação de temperatura; E (3340 J) está com a ordem de grandeza errada, cem vezes menor que o valor correto.
💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique Q = m·c·ΔT, mantendo as unidades.
Alternativa por alternativa
Aplicou-se Q = m·c·?T com m=2,0 kg, c=4180 J·kg?¹·K?¹ e ?T=60-20=40 K, resultando em 334400 J.
O aluno provavelmente errou a multiplicação ou arredondou de forma grosseira os fatores, chegando a um valor com ordem de grandeza de 10^6 J. Não percebeu que o produto 2,0 · 4180 · 40 é cerca de 3,3 · 10^5 J.
Por que engana: O aluno pode usar a temperatura final em vez da variação de temperatura, ou esquecer de multiplicar corretamente massa, calor específico e ΔT.
O aluno provavelmente usou um calor específico aproximado de cerca de 1000 J/(kg·K) e uma variação de temperatura de 100 K, por exemplo somando ou misturando valores do enunciado. Assim, obteve 2 · 1000 · 100 = 200000 J.
O aluno provavelmente desconsiderou a massa ou usou um calor específico aproximado de 1000 J/(kg·K) com ΔT de 100 K, tratando a grandeza como se fosse 1 kg. Assim, obteve um valor de 10^5 J sem usar corretamente os dados do enunciado.
O aluno provavelmente dividiu o resultado por 100, como se houvesse um erro de escala ou de notação científica, ou confundiu 3,34 · 10^5 J com 3,34 · 10^3 J. Assim, chegou a 3340 J, que é cem vezes menor que o valor correto.
Raio-X da questão
calor sensível da água
fixacao
variação de temperatura · multiplicação com unidades físicas
Revise a relação Q = m·c·ΔT e a conversão da variação de temperatura em kelvin.
O aluno pode usar a temperatura final em vez da variação de temperatura, ou esquecer de multiplicar corretamente massa, calor específico e ΔT.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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