FísicaUERJBNCC EM13CNT203Difícil⏱ medio

Um sistema é constituído por uma pequena esfera metálica e pela água contida em um reservatório. Na tabela…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT203

Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um sistema é constituído por uma pequena esfera metálica e pela água contida em um reservatório. Na tabela, estão apresentados dados das partes do sistema, antes de a esfera ser inteiramente submersa na água. Partes do sistema | Temperatura inicial (°C) | Capacidade térmica (cal/°C) esfera metálica | 50 | 2 água do reservatório | 30 | 2000 A temperatura final da esfera, em graus Celsius, após o equilíbrio térmico com a água do reservatório, é cerca de: (UERJ 2014)

A) 20
B) 30
C) 40
D) 50

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Como o sistema esfera mais água é isolado, o calor cedido pela esfera é igual ao calor recebido pela água. Passo 2: Para cada parte, Q = C × (Tf − Ti), em que C é a capacidade térmica total da parte e Tf é a temperatura final de equilíbrio. Passo 3: Para a esfera, Q = 2 × (Tf − 50). Para a água, Q = 2000 × (Tf − 30). Passo 4: Somando os calores e igualando a zero: 2(Tf − 50) + 2000(Tf − 30) = 0, o que dá 2Tf − 100 + 2000Tf − 60000 = 0, logo 2002 Tf = 60100 e Tf ≈ 30,02 °C. Passo 5: Portanto a temperatura final é cerca de 30 °C, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial. Passo 6: A alternativa A (20) está errada porque 20 é apenas a diferença inicial entre 50 e 30, e não a temperatura de equilíbrio. Passo 7: A alternativa C (40) está errada porque é a média simples das temperaturas iniciais, o que ignora as capacidades térmicas diferentes. Passo 8: A alternativa D (50) está errada porque a temperatura da esfera muda durante o processo, e não permanece igual à inicial. Passo 9: A capacidade térmica da água é muito maior que a da esfera, por isso a temperatura final fica praticamente igual à temperatura inicial da água.

💡 Dica: Use o princípio do equilíbrio térmico para calcular a temperatura final.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Tomou a diferença entre as temperaturas iniciais (50 − 30 = 20) como se fosse a temperatura final de equilíbrio, sem fazer o balanço de calor.

Por que engana: Confundir temperatura final com temperatura inicial da agua ou da esfera, ou nao aplicar o equilibrio termico corretamente.

B Correta

CORRETA. Ao aplicar a equação do equilíbrio térmico, considerando as capacidades térmicas, a temperatura final se mantém praticamente igual à da água devido à grande diferença entre as capacidades térmicas (2000 cal/°C para a água e 2 cal/°C para a esfera), resultando em uma temperatura final próxima de 30°C.

C Erradaerro: Conceitual

Acreditou que a temperatura de equilíbrio é a média aritmética das temperaturas iniciais, sem considerar que as capacidades térmicas das partes são diferentes.

D Erradaerro: Conceitual

Supôs que a esfera mantém sua temperatura inicial de 50 °C, ignorando que ela cede calor e que sua temperatura também varia até o equilíbrio.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 progressao

🎯 Conceito central

equilibrio termico, capacidade termica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

calor e temperatura · capacidade calorifica

📚 Reveja

estude equilibrio termico e capacidade calorifica

⚠️ Erro mais comum

Confundir temperatura final com temperatura inicial da agua ou da esfera, ou nao aplicar o equilibrio termico corretamente.

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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