Em uma atividade de laboratório, estudantes aqueceram um bloco metálico inicialmente em equilíbrio térmico com…

Questão

Em uma atividade de laboratório, estudantes aqueceram um bloco metálico inicialmente em equilíbrio térmico com o ambiente. O bloco recebeu 2 400 J de energia na forma de calor e sua temperatura aumentou de 20 °C. Considerando desprezível a perda de calor para o ambiente, a capacidade térmica do bloco pode ser determinada pela razão entre o calor recebido e a variação de temperatura. No Sistema Internacional, a temperatura deve ser expressa em kelvins; nesse caso, a variação de 20 °C corresponde a uma variação de 20 K. Com base nos dados do experimento, qual alternativa define corretamente a capacidade térmica do bloco, apresenta a relação entre o calor recebido Q e a variação de temperatura ?T e informa seu valor no Sistema Internacional?

1. A) A capacidade térmica é C = Q/ΔT = 120 J/K, pois ela corresponde à quantidade de calor necessária para produzir uma unidade de variação de temperatura.
2. B) A capacidade térmica é C = Q/ΔT = 120 J, pois ela corresponde ao calor necessário para aquecer o bloco.
3. C) A capacidade térmica é C = ΔT/Q = 0,0083 K/J, pois ela corresponde à variação de temperatura produzida por uma unidade de calor.
4. D) A capacidade térmica é C = Q/ΔT = 120 W/K, pois o calor recebido por tempo determina a capacidade do bloco.
5. E) A capacidade térmica é C = Q·ΔT = 48 000 J·K, pois ela corresponde ao produto entre o calor e a variação de temperatura.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. O calor recebido pelo bloco é Q = 2 400 J e a variação de temperatura é ΔT = 20 °C, que equivale a 20 K, pois o intervalo de temperatura tem o mesmo tamanho nas escalas Celsius e Kelvin. A temperatura inicial de equilíbrio com o ambiente não interfere no cálculo.
2. Aplique a definição de capacidade térmica, que é a razão entre o calor recebido e a variação de temperatura produzida: C = Q/ΔT.
3. Calcule o valor. C = 2 400 J / 20 K = 120 J/K. Como a unidade do Sistema Internacional para capacidade térmica é J/K, o valor 120 J/K está expresso corretamente.
4. Compare com as alternativas. A alternativa A apresenta a relação correta C = Q/ΔT, o valor de 120 J/K e a interpretação de que a capacidade térmica é o calor necessário para produzir uma unidade de variação de temperatura. Portanto, A é a resposta correta, coincidindo com o gabarito oficial.
5. Por que as outras estão erradas. B: o valor 120 aparece, mas com unidade J, que é de energia, e não J/K. C: a razão está invertida (ΔT/Q), o que daria uma grandeza de outro tipo. D: a unidade W/K corresponde a potência por temperatura, e W é potência (energia por tempo), não calor. E: o produto Q·ΔT não define capacidade térmica e não resulta em 48 000 J·K como valor físico útil.

💡 Dica: Defina os termos e escreva a fórmula correspondente.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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