Um protótipo de aquecedor solar aquece 2,0 kg de água de 20°C até 60°C. Calcule a energia térmica absorvida…
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 protótipo de aquecedor solar aquece 2,0 kg de água de 20°C até 60°C. Calcule a energia térmica absorvida. Considere c_água = 4200 J/(kg·°C).
- A) Q = 84000 J
- B) Q = m·c·?T = 2,0·4200·40 = 336000 J (3,36×10^5 J).
- C) Q = 672000 J
- D) Q = 168000 J
- E) Q = 200000 J
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2,0 kg, temperatura inicial 20 °C, temperatura final 60 °C e calor específico c = 4200 J/(kg·°C). Passo 2: Calcule a variação de temperatura, ΔT = 60 − 20 = 40 °C. Passo 3: Como a água apenas muda de temperatura, sem mudar de estado, use a fórmula do calor sensível: Q = m·c·ΔT. Passo 4: Substitua os valores: Q = 2,0 · 4200 · 40 = 336000 J, ou 3,36 × 10^5 J. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa B está correta, e o gabarito oficial também indica B. Observação: a alternativa B traz o símbolo '?T' no lugar de Δ, o que é apenas um erro de digitação, pois o cálculo está certo. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A usa ΔT de 10 °C, o que não corresponde à diferença entre 60 °C e 20 °C; C usa ΔT de 80 °C, somando as temperaturas em vez de subtraí-las; D esquece a massa, pois 4200 · 40 = 168000 J corresponde a 1 kg; E é um valor arredondado que não resulta da aplicação da fórmula com os dados do enunciado.
💡 Dica: Use a fórmula Q = m * c * ΔT para calcular a energia térmica.
Alternativa por alternativa
Calculou a variação de temperatura errada, usando ΔT = 10 °C em vez de 40 °C, o que indica erro na subtração das temperaturas.
Por que engana: Confundir a fórmula de cálculo de energia térmica, utilizando valores incorretos para a massa ou a variação de temperatura.
Usa-se calor sensível Q = m·c·?T; com m=2,0 kg, c=4200 J/(kg·°C) e ?T=40°C obtém-se Q=336000 J.
Somou as temperaturas (60 + 20 = 80) em vez de subtraí-las, obtendo um ΔT de 80 °C.
Esqueceu de multiplicar pela massa de 2,0 kg, aplicando Q = c·ΔT (4200·40 = 168000 J), como se a massa fosse 1 kg.
Escolheu um valor redondo sem aplicar a fórmula Q = m·c·ΔT, pois não associa a energia absorvida ao calor sensível da água.
Raio-X da questão
energia térmica
avaliacao
calor específico · mudança de temperatura
Revisar a fórmula de cálculo de energia térmica em mudanças de temperatura.
Confundir a fórmula de cálculo de energia térmica, utilizando valores incorretos para a massa ou a variação de temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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