Em 5 min de funcionamento, o sistema de arrefecimento de um motor transfere 2,52×10^6 J para a água. A água…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em 5 min de funcionamento, o sistema de arrefecimento de um motor transfere 2,52×10^6 J para a água. A água entra a 20 °C e sai a 30 °C. Considere c_água = 4,2×10^3 J/(kg·°C). Qual massa de água circula nesse intervalo?
- A) 20 kg de água circulam nesse intervalo.
- B) 600 kg de água circulam nesse intervalo.
- C) 60 kg de água circulam nesse intervalo.
- D) 30 kg de água circulam nesse intervalo.
- E) 6 kg de água circulam nesse intervalo.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A energia transferida para a água é Q = 2,52×10^6 J. A variação de temperatura é ΔT = 30 °C − 20 °C = 10 °C. O calor específico é c = 4,2×10^3 J/(kg·°C). O intervalo de 5 min é um dado que não entra no cálculo, pois a relação pedida depende apenas de Q, c e ΔT.
- Use a equação do calor sensível, Q = m·c·ΔT, e isole a massa: m = Q / (c·ΔT).
- Substitua os valores no denominador. c·ΔT = 4,2×10^3 × 10 = 4,2×10^4 J/kg.
- Calcule a massa. m = 2,52×10^6 / 4,2×10^4 = 60 kg. Portanto, a alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (20 kg) usaria 30 °C como variação de temperatura, confundindo a temperatura final com ΔT. B (600 kg) erraria a potência de dez do denominador, deixando ΔT igual a 1 °C. D (30 kg) usaria 20 °C, a temperatura de entrada, como ΔT. E (6 kg) cometeria um erro de potência de dez no cálculo da divisão.
💡 Dica: Use a fórmula Q = m·c·ΔT para encontrar a massa da água.
Alternativa por alternativa
O aluno usa a temperatura final de 30 °C diretamente como variação de temperatura, sem subtrair a temperatura inicial de 20 °C. Assim calcula 2,52×10^6 / (4,2×10^3 × 30) = 20 kg.
O aluno calcula 2,52×10^6 / 4,2×10^3 = 600, o que equivale a usar ΔT = 1 °C. Provavelmente errou a potência de dez ao montar o denominador, deixando de considerar a variação de 10 °C.
Correta. Usa-se Q = m·c·?T, com ?T = 10 °C. Assim, m = 2,52×10^6 / (4,2×10^3 · 10) = 60 kg.
O aluno usa a temperatura de entrada de 20 °C como se fosse a variação de temperatura. Assim calcula 2,52×10^6 / (4,2×10^3 × 20) = 30 kg, sem perceber que ΔT é a diferença entre saída e entrada.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula do calor com a massa e acabar utilizando valores incorretos, levando a um resultado errôneo.
O aluno acerta a estrutura m = Q/(c·ΔT), mas erra a potência de dez no denominador ou na divisão, obtendo 6 kg em vez de 60 kg, ao dividir por 4,2×10^5 em vez de 4,2×10^4.
Raio-X da questão
calor específico, transferência de calor
avaliacao
calor específico · transferência de calor
Revisar a fórmula do calor sensível e como calcular massa a partir da energia térmica.
O aluno pode confundir a fórmula do calor com a massa e acabar utilizando valores incorretos, levando a um resultado errôneo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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