— Por que meu café esfria tão rápido? perguntou Carla, segurando a xícara de porcelana. Ela percebeu que…

Questão

— Por que meu café esfria tão rápido? perguntou Carla, segurando a xícara de porcelana. Ela percebeu que, mesmo em ambiente aquecido, a bebida alcançava a temperatura ambiente em poucos minutos. Mais tarde, num experimento na escola, misturou cubos de gelo em água à temperatura de 30 °C e observou que, após alguns minutos, a mistura estabilizou em cerca de 0 °C, com gelo ainda presente. Em seguida, ela analisou três situações em que o calor era transferido: o sistema de arrefecimento de um motor de carro, onde o radiador dissipa calor para o ar; um forno solar, que concentra energia para aquecer alimentos; e um corredor que correu em um lago frio, sentindo o corpo esfriar rapidamente. Essas observações levaram Carla a refletir sobre como diferentes processos tendem ou não a um equilíbrio termodinâmico. Analise o texto-base e identifique qual situação descreve um processo em que o sistema atinge o equilíbrio termodinâmico.

1. A) Uso de forno solar para concentrar calor na cocção de alimentos.
2. B) A água e o gelo chegam a uma condição estável, sem troca líquida de calor entre eles.
3. C) Corpo do corredor esfriando rapidamente ao entrar no lago frio.
4. D) Café em xícara de porcelana esfriando antes de chegar à temperatura do ambiente.
5. E) Sistema de arrefecimento do motor que dissipa calor continuamente.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. O equilíbrio termodinâmico ocorre quando não há mais troca líquida de calor entre as partes do sistema, ou seja, todas as partes atingem a mesma temperatura e a situação se torna estável ao longo do tempo.
2. No experimento, a água a 30 °C e os cubos de gelo se misturam e a temperatura se estabiliza em cerca de 0 °C, com gelo ainda presente. Essa condição estável, com gelo e água coexistindo na mesma temperatura e sem variação líquida de calor entre eles, é um estado de equilíbrio térmico. Logo, a alternativa B descreve corretamente o equilíbrio.
3. A alternativa A está errada porque o forno solar mantém uma transferência contínua de energia para os alimentos, sem que o sistema alcance um estado estável.
4. A alternativa C está errada porque o corpo do corredor esfria rapidamente ao trocar calor com o lago frio, um processo em andamento e não um estado final de equilíbrio.
5. A alternativa D está errada porque descreve o café ainda em processo de esfriamento; o texto diz que o café alcança a temperatura ambiente em poucos minutos, ou seja, o processo de troca de calor termina nesse ponto, mas a alternativa afirma que ele esfria antes de atingir essa temperatura, o que não é o estado de equilíbrio.
6. A alternativa E está errada porque o radiador dissipa calor continuamente para o ar, mantendo uma transferência de energia em regime de fluxo, e não um estado de equilíbrio.
7. Conclusão: a única situação em que o sistema atinge o equilíbrio termodinâmico é a mistura de água e gelo estabilizada em 0 °C, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Identifique a situação em que não há troca líquida de calor entre os corpos.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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