Para explicar o princípio das trocas de calor, um professor realiza uma experiência, misturando em um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Para explicar o princípio das trocas de calor, um professor realiza uma experiência, misturando em um recipiente térmico 300 g de água a 80 ºC com 200 g de água a 10 ºC. Desprezadas as perdas de calor para o recipiente e para o meio externo, a temperatura de equilíbrio térmico da mistura, em ºC, é igual a: (UERJ 2018)
- A) 52
- B) 45
- C) 35
- D) 28
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A água quente tem massa m1 = 300 g e temperatura inicial T1 = 80 ºC. A água fria tem massa m2 = 200 g e temperatura inicial T2 = 10 ºC. Como não há perdas para o recipiente nem para o meio externo, o calor cedido pela água quente é igual ao calor recebido pela água fria.
- Escreva a equação do equilíbrio térmico. Como Q = m x c x (T final - T inicial) e o calor específico da água é o mesmo nos dois casos, ele pode ser cancelado. Fica: m1 x (Tf - T1) + m2 x (Tf - T2) = 0.
- Substitua os valores. 300 x (Tf - 80) + 200 x (Tf - 10) = 0.
- Resolva a equação. 300Tf - 24000 + 200Tf - 2000 = 0, o que dá 500Tf = 26000, portanto Tf = 52 ºC.
- Confira o resultado. A temperatura final está entre 10 ºC e 80 ºC, como deve ocorrer em uma mistura de duas porções de água, e fica mais próxima de 80 ºC porque a massa quente (300 g) é maior que a fria (200 g). Isso confirma que 52 ºC é coerente.
- Compare com o gabarito. A resposta obtida, 52 ºC, corresponde à alternativa A, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa B (45) seria a média simples das temperaturas, ignorando as massas; a alternativa C (35) resulta de um erro de cálculo com a média; a alternativa D (28) é a variação de temperatura da água quente (80 - 52), e não a temperatura de equilíbrio.
💡 Dica: Use a fórmula do equilíbrio térmico para calcular a temperatura final.
Alternativa por alternativa
CORRETA. A temperatura de equilíbrio é calculada pela conservação da energia térmica, considerando as massas e temperaturas iniciais das águas, resultando em 52 ºC.
O aluno calcula a média aritmética simples das temperaturas, (80 + 10) / 2 = 45, e esquece que as massas são diferentes e influenciam o equilíbrio.
Por que engana: O aluno pode errar ao não considerar as massas relativas ou confundir as temperaturas iniciais na fórmula do equilíbrio térmico.
O aluno tenta ponderar pelas massas, mas faz a conta de forma incorreta ou inverte os pesos e os termos, obtendo um valor abaixo do correto. Pode ter errado a subtração ou a multiplicação na média ponderada.
O aluno confunde a variação de temperatura da água quente, 80 - 52 = 28, com a temperatura final de equilíbrio. Ele encontra o ΔT certo, mas responde a pergunta errada.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico, troca de calor
avaliacao
calor sensível · capacidade térmica
Estude o princípio da conservação de energia térmica e cálculo de temperatura de mistura.
O aluno pode errar ao não considerar as massas relativas ou confundir as temperaturas iniciais na fórmula do equilíbrio térmico.
tomada_decisao
cotidiano
Questões parecidas com resolução
- Em um experimento, foram misturados 150 g de água a 80°C com 150 g de água a 20°C. Qual a temperatura de equilíbrio…
- Um estudante aqueceu 200 g de água a 80°C e misturou com 100 g de água a 20°C. Qual será a temperatura final da mistura?
- Em uma atividade de laboratório de uma escola pública brasileira, um recipiente termicamente isolado é usado para…
- Durante uma aula de Física, estudantes analisaram o aproveitamento de calor em um recipiente térmico. Em um experimento…
- Em uma atividade de laboratório escolar, uma estudante mistura 0,400 kg de água a 80 °C com 0,600 kg de água a 20 °C, em…
- Em uma atividade de laboratório, estudantes misturaram 200 g de água a 5 °C com 200 g de café a 90 °C em um recipiente…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog