Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20°C, são colocados sobre uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20°C, são colocados sobre uma placa térmica, da qual recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor. Com isso, o líquido em A atinge 40°C, enquanto o líquido em B, 80°C. Se os recipientes forem retirados da placa e seus líquidos misturados, a temperatura final da mistura ficará em torno de [FUVEST 2007 - Questão 13] FUVEST - 2007
- A) 45°C
- B) 50°C
- C) 55°C
- D) 60°C
- E) 65°C
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Os recipientes são iguais e recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor Q. Como o calor sensível é Q = m c ΔT, para os dois líquidos temos Q = m_A c_A (40 - 20) e Q = m_B c_B (80 - 20). Supondo massas iguais (recipientes e volumes iguais), obtemos m c_A · 20 = m c_B · 60, logo c_A = 3 c_B. Passo 2: O líquido A tem calor específico três vezes maior que o do líquido B, ou seja, para ganhar a mesma quantidade de calor ele esquenta menos. Passo 3: Ao misturar os líquidos, a temperatura final T é obtida pelo equilíbrio térmico: m c_A (T - 40) + m c_B (T - 80) = 0, ou seja, T = (m c_A · 40 + m c_B · 80) / (m c_A + m c_B). Passo 4: Substituindo c_A = 3 c_B, temos T = (3 c_B · 40 + c_B · 80) / (3 c_B + c_B) = (120 + 80) / 4 = 50 °C. Passo 5: Por que as outras estão erradas: 45 °C e 55 °C são valores intermediários que não correspondem à ponderação correta pelas capacidades térmicas; 60 °C seria a média aritmética simples, que ignora a diferença de calor específico; 65 °C dá peso excessivo ao líquido B, que tem menor capacidade térmica. A resposta correta é a alternativa B, 50 °C.
💡 Dica: Use o conceito de calor sensível e equação de equilíbrio térmico para encontrar a temperatura final.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula uma média ponderada das temperaturas finais com pesos que não correspondem às capacidades térmicas, puxando o resultado para perto de 40 °C sem justificar o peso escolhido.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de calor absorvida pelos líquidos, levando a um cálculo incorreto da temperatura final da mistura.
Incorreta. Subestima a temperatura final.
O aluno inverte ou aproxima de forma incorreta a relação entre os calores específicos (por exemplo, usando c_A = 2 c_B), o que altera a ponderação da média final.
O aluno faz a média aritmética simples de 40 °C e 80 °C, tratando os líquidos como se tivessem a mesma capacidade térmica, o que ignora a informação de que os calores específicos são diferentes.
O aluno atribui peso maior ao líquido B na mistura, sem considerar que ele tem menor calor específico, ou seja, deduz de forma errada a relação entre as capacidades térmicas.
Raio-X da questão
calor sensível, equilíbrio térmico
avaliacao
calor específico · equilíbrio térmico
Revisar o conceito de calor sensível e como aplicar a conservação de energia térmica em misturas.
O aluno pode confundir a quantidade de calor absorvida pelos líquidos, levando a um cálculo incorreto da temperatura final da mistura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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