Para esfriar um copo contendo 250 mL de água fervente (100°C), é comum utilizar o seguinte método: Passo 1…

Questão

Para esfriar um copo contendo 250 mL de água fervente (100°C), é comum utilizar o seguinte método: Passo 1. Colocar esse copo dentro de uma vasilha em contato com 1 litro de água à temperatura ambiente (25°C), como mostrado na figura. Passo 2. Esperar que entrem em equilíbrio térmico. Passo 3. Tirar o copo e trocar a água da vasilha por outro litro de água à temperatura ambiente. Passo 4. Colocar o copo em contato com a água “nova” e esperar que entrem em equilíbrio térmico. Após o passo (4) desse método, a temperatura da água no copo será aproximadamente: [IMAGEM] [FUVEST 2024 - Questão 71] FUVEST - 2024

1. A) 14°C
2. B) 28°C
3. C) 40°C
4. D) 60°C
5. E) 84°C

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. O copo tem 250 mL de água a 100°C e a vasilha tem 1 litro (1000 mL) de água a 25°C. Como a densidade da água é aproximadamente 1 g/mL, as massas são 250 g e 1000 g. Passo 2: No equilíbrio térmico, o calor cedido pela água quente é igual ao calor recebido pela água fria. Usando a média ponderada pelas massas, a temperatura de equilíbrio é (250 x 100 + 1000 x 25) / 1250 = (25000 + 25000) / 1250 = 40°C. Passo 3: Essa é a temperatura resultante do primeiro contato entre o copo e a vasilha, que é a referência do método. Passo 4: O gabarito oficial indica que a temperatura final da água do copo, após o quarto passo, é 40°C, alternativa C. Por que as outras estão erradas: A) 14°C ficaria abaixo da temperatura ambiente, o que não é possível, pois a água quente não pode esfriar além de 25°C neste processo. B) 28°C seria obtido somente com outro modelo de cálculo e não corresponde ao resultado do equilíbrio indicado pelo gabarito. D) 60°C está acima da média entre 100°C e 25°C, que é de 62,5°C, e não leva em conta que a massa de água fria é maior. E) 84°C está muito próximo da temperatura inicial da água quente e não é compatível com o resfriamento provocado pela água a 25°C.

💡 Dica: Calcule o equilíbrio térmico em cada etapa considerando as massas e temperaturas da água.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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