Escreva a expressão física que relaciona calor Q, massa m, calor específico c e variação de temperatura ?T…
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
Escreva a expressão física que relaciona calor Q, massa m, calor específico c e variação de temperatura ?T; indique a unidade do calor específico no SI.
- A) Q = m·c·?T²; c em J/kg
- B) Q = m·?T; c é 0,3 J/(kg·K)
- C) Q = m·c·?T; c em J/(kg·K).
- D) Q = m + c·?T; c em J/kg·K
- E) Q = m + c + ?T; c em J/(kg·K²)
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza pedida. O calor sensível Q trocado por um corpo sem mudança de estado depende de quanta massa m há, de quanto a temperatura varia (ΔT) e de uma propriedade do material, o calor específico c. Passo 2: Pense na proporcionalidade. Quanto maior a massa, mais calor é necessário para o mesmo aquecimento. Quanto maior a variação de temperatura, mais calor também é necessário. Logo, Q é proporcional ao produto m·ΔT, com c como constante de proporcionalidade. Passo 3: Escreva a expressão, que é Q = m·c·ΔT. Passo 4: Determine a unidade de c isolando-o: c = Q/(m·ΔT). No SI, Q é em joules (J), m em quilogramas (kg) e ΔT em kelvins (K). Portanto, c é em J/(kg·K). Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa C traz exatamente Q = m·c·ΔT e c em J/(kg·K), o que confere com o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A elevaria ΔT ao quadrado, o que não tem sentido físico nessa relação. B omite o calor específico c da expressão e apresenta um valor numérico em vez de unidade. D usa soma no lugar de produto, o que quebra a proporcionalidade. E também soma grandezas de naturezas diferentes e usa K² na unidade, o que é incorreto. Conclusão: a resposta correta é a alternativa C, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Lembre-se da fórmula do calor e das unidades no SI.
Alternativa por alternativa
Acredita que a variação de temperatura entra elevada ao quadrado, como ocorre em energia cinética (mv²/2). Além disso, ignora que a unidade de c precisa incluir a temperatura em kelvin.
Por que engana: Confundir a relação entre calor, massa e variação de temperatura, utilizando a fórmula errada para o cálculo do calor.
Entende que o calor depende apenas de massa e variação de temperatura, esquecendo o calor específico na fórmula. Também confunde a unidade de c com um valor numérico, como se 0,3 fosse a unidade do material.
A definição de calor específico: quantidade de calor por unidade de massa por variação de temperatura; assim Q = m·c·?T e c tem unidade J/(kg·K).
Escreve a relação como soma de massa com o produto c·ΔT, em vez de multiplicar as grandezas. A unidade J/kg·K está correta, mas a expressão física está errada, o que indica que o aluno não sabe que a energia térmica é proporcional à massa.
Soma todas as grandezas (m + c + ΔT), tratando-as como se pudessem ser somadas, o que não tem sentido dimensional. Também atribui K² à unidade de c, revelando confusão sobre a unidade de temperatura no cálculo.
Raio-X da questão
calor, massa, calor específico
fixacao
calor específico · variação de temperatura
Revisar a relação entre calor, massa e calor específico.
Confundir a relação entre calor, massa e variação de temperatura, utilizando a fórmula errada para o cálculo do calor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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