FísicaUERJBNCC EM13CNT203Difícil⏱ medio

Após o processo de usinagem, uma peça de alumínio com massa de 500 g atinge a temperatura de 80 °C. Para ser…

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

Após o processo de usinagem, uma peça de alumínio com massa de 500 g atinge a temperatura de 80 °C. Para ser manuseada, essa peça é imediatamente imersa em um recipiente que contém 1 000 g de água a 22,2 °C. Sabe-se que o calor específico da água é igual a 1,00 cal/g °C e o do alumínio, a 0,22 cal/g °C. Admita que só ocorra troca de calor entre a peça e a água. Nessas condições, a temperatura de equilíbrio térmico, em °C, é aproximadamente igual a: (UERJ 2022)

A) 25
B) 28
C) 31
D) 34

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique o princípio físico. Como só há troca de calor entre a peça de alumínio e a água, o calor cedido pelo alumínio é igual ao calor recebido pela água (Q_cedido + Q_recebido = 0).
Monte a equação. Use Q = m c (T_final - T_inicial). Para o alumínio: 500 x 0,22 x (T - 80). Para a água: 1000 x 1,00 x (T - 22,2). Somando e igualando a zero: 110 (T - 80) + 1000 (T - 22,2) = 0.
Resolva. Expandindo: 110T - 8800 + 1000T - 22200 = 0, ou seja, 1110T = 31000, logo T = 31000 / 1110, aproximadamente 27,9 °C.
Arredonde. Como o enunciado pede valor aproximado, 27,9 °C corresponde a aproximadamente 28 °C, que é a alternativa B, igual ao gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A (25) é uma temperatura abaixo do valor correto, o que não condiz com o resultado da equação. C (31) surge de um erro de cálculo, pois a resposta exata é 27,9, e não 31. D (34) fica acima do valor correto e não é obtida ao resolver a equação com os dados do enunciado.

💡 Dica: Use a equação de equilíbrio térmico para calcular a temperatura final.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno provavelmente subestima a temperatura final, supondo que a água esfria mais do que deveria ou fazendo a peça perder calor em excesso na equação. Não percebe que o equilíbrio deve ficar acima de 22,2 °C, pois a água recebe calor.

Por que engana: Confundir as massas ou os calores específicos, ou esquecer que o calor perdido pela peça é igual ao calor ganho pela água.

B Correta

CORRETA. Ao aplicar a conservação de energia e igualar o calor cedido pelo alumínio ao calor absorvido pela água, chega-se a aproximadamente 28 °C como temperatura de equilíbrio.

C Erradaerro: Procedimental

O aluno chega à equação 1110T = 31000 corretamente, mas divide 31000 por 1000 em vez de por 1110, esquecendo o termo 110 do alumínio no denominador. Isso mostra falha no procedimento de isolar a incógnita.

D Erradaerro: Senso comum

O aluno provavelmente faz uma estimativa intuitiva de um valor intermediário entre 80 °C e 22,2 °C, sem resolver a equação de conservação de energia. Também pode ter trocado as massas ou os calores específicos na montagem da equação.

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, calor especifico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

calor especifico · equilibrio termico

📚 Reveja

estude calor especifico e transferencia de calor

⚠️ Erro mais comum

Confundir as massas ou os calores específicos, ou esquecer que o calor perdido pela peça é igual ao calor ganho pela água.

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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🔎 Resolver outra questão

Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.

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