Em um experimento escolar, uma amostra aquecida a 80 °C é colocada em 200 mL de água a 25 °C dentro de um…
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
Em um experimento escolar, uma amostra aquecida a 80 °C é colocada em 200 mL de água a 25 °C dentro de um calorímetro. Depois de alguns minutos, a água sobe para 30 °C. — Na situação descrita, para onde o calor flui até o equilíbrio térmico?
- A) O calor flui da água para a amostra porque a água, por estar no calorímetro, conserva melhor a energia térmica do sistema.
- B) O calor flui da amostra para a água apenas porque há maior volume de água no calorímetro do que de amostra aquecida.
- C) O calor flui da amostra para a água e continuará fluindo indefinidamente enquanto houver água dentro do calorímetro.
- D) O calor flui da água para a amostra, pois a água aumenta sua temperatura de 25 °C para 30 °C durante o experimento.
- E) O calor flui da amostra mais quente para a água mais fria, até que as temperaturas se aproximem e o equilíbrio térmico seja atingido.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- A amostra está a 80 °C e a água a 25 °C, ou seja, a amostra é o corpo mais quente. Pelo segundo princípio da termodinâmica, o calor flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura, até que as temperaturas se igualem. Passo 2: O enunciado informa que a água subiu para 30 °C, o que confirma que ela recebeu energia térmica. Essa energia veio da amostra, que por isso cedeu calor e teve sua temperatura reduzida de 80 °C para 30 °C. Passo 3: A alternativa E descreve exatamente essa situação: o calor sai da amostra mais quente, entra na água mais fria e o processo continua até o equilíbrio térmico. Passo 4: Por que as outras estão erradas. A alternativa A inverte o sentido do fluxo e atribui à água uma capacidade de conservar energia que não existe como explicação física. A alternativa B associa o sentido do calor ao volume, mas o fluxo depende da diferença de temperatura, e não da quantidade de água. A alternativa C afirma que o fluxo continua indefinidamente, mas ao atingir o equilíbrio térmico o fluxo cessa. A alternativa D confunde a variação de temperatura da água com a direção do calor, ignorando que a água se aqueceu justamente porque recebeu calor da amostra. Conclusão: a resposta correta é a E, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Analise o fluxo de calor entre corpos com temperaturas diferentes até o equilíbrio térmico.
Alternativa por alternativa
Acredita que a água, por estar dentro do calorímetro, retém a energia térmica e por isso atrai o calor da amostra. Confunde o papel do isolamento do calorímetro com uma propriedade de atrair energia.
Supõe que o sentido do fluxo de calor é determinado pelo volume relativo dos corpos, e não pela diferença de temperatura entre eles.
Entende que o fluxo de calor é contínuo enquanto houver contato, sem perceber que o equilíbrio térmico interrompe a transferência de energia.
Interpreta o aumento da temperatura da água como causa do fluxo de calor para ela, invertendo a relação de causa e efeito. Não percebe que a água só se aqueceu porque recebeu calor da amostra.
Por que engana: Confundir a direcao do fluxo de calor, pensando que o calor flui do corpo mais frio para o mais quente.
A alternativa aplica corretamente o conceito de calor como energia em trânsito devido à diferença de temperatura. Como a amostra está a 80 °C e a água a 25 °C, o calor passa espontaneamente da amostra para a água até que as temperaturas se igualem ou se aproximem no equilíbrio térmico.
Raio-X da questão
fluxo de calor e equilibrio termico
diagnostico
temperatura e calor
Estude transferencia de calor e equilibrio termico entre corpos.
Confundir a direcao do fluxo de calor, pensando que o calor flui do corpo mais frio para o mais quente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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