(Dif.1) Um recipiente contém 2,0 kg de água à temperatura de 20 °C. Para uso em um sistema sustentável 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
(Dif.1) Um recipiente contém 2,0 kg de água à temperatura de 20 °C. Para uso em um sistema sustentável de aquecimento, deseja-se elevar sua temperatura a 60 °C. Calcule a energia térmica necessária. Use c = 4180 J·kg?¹·K?¹.
- A) Q = 2,0·4180·50 = 418000 J
- B) Q = 2,0·4180·30 = 250800 J
- C) Q = m·c·?T = 2,0·4180·20 = 167200 J
- D) Q = 2,0·4180·60 = 502400 J
- E) Q = m·c·?T = 2,0·4180·40 = 334400 J (˜3,34×10^5 J).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 2,0 kg, a temperatura inicial é 20 °C, a temperatura final desejada é 60 °C e o calor específico é c = 4180 J/(kg·K). Passo 2: Calcule a variação de temperatura, ΔT = 60 - 20 = 40 K (ou °C, pois a variação é a mesma nas duas escalas). Passo 3: Aplique a equação do calor sensível, Q = m·c·ΔT. Passo 4: Substitua os valores: Q = 2,0 · 4180 · 40 = 334400 J, ou seja, cerca de 3,34 × 10^5 J. Passo 5: Conclusão. A alternativa correta é a E, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa ΔT = 50 K, que não corresponde a nenhuma diferença entre 20 °C e 60 °C; B usa ΔT = 30 K, também incompatível com os dados; C usa ΔT = 20 K, que é a temperatura inicial e não a variação; D usa ΔT = 60 K, que é a temperatura final e não a variação.
💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique a fórmula Q = mcΔT.
Alternativa por alternativa
Subtraiu incorretamente as temperaturas, obtendo uma variação de 50 K em vez de 40 K. Provavelmente errou a conta de subtração de 60 menos 20.
Calculou a diferença de temperatura com erro aritmético ou de leitura, obtendo 30 K. Pode ter subtraído valores trocados ou feito uma conta distraída.
Usou a temperatura inicial (20 °C) como se fosse a variação de temperatura, confundindo ΔT com T inicial.
Por que engana: O aluno pode confundir a variação de temperatura, utilizando a diferença errada entre as temperaturas inicial e final, resultando em um cálculo incorreto da energia térmica necessária.
Usou a temperatura final (60 °C) como se fosse a variação de temperatura, sem subtrair a temperatura inicial. Não entendeu que o calor sensível depende apenas da diferença de temperatura.
A variação de energia térmica é dada por Q = m·c·?T; substituindo m=2,0 kg, c=4180 J·kg?¹·K?¹ e ?T=60-20=40 K obtém-se 334400 J.
Raio-X da questão
calor específico
avaliacao
calor específico · cálculo de variação de temperatura
Revisar a fórmula de cálculo de calor e suas variáveis.
O aluno pode confundir a variação de temperatura, utilizando a diferença errada entre as temperaturas inicial e final, resultando em um cálculo incorreto da energia térmica necessária.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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