Os recipientes W, X, Y e Z, de capacidades térmicas desprezíveis, possuem o mesmo volume de um mesmo líquido…

Questão

Os recipientes W, X, Y e Z, de capacidades térmicas desprezíveis, possuem o mesmo volume de um mesmo líquido em temperaturas diferentes, conforme ilustrado a seguir: W 20 °C X 55 °C Y 75 °C Z 90 °C Admita que o conteúdo dos quatro recipientes seja misturado, sem perda de calor, em um único recipiente termicamente isolado. A temperatura de equilíbrio térmico dessa mistura, em °C, é igual a: (UERJ 2026)

1. A) 30
2. B) 35
3. C) 45
4. D) 60

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Os quatro recipientes têm o mesmo volume do mesmo líquido, logo têm a mesma massa e o mesmo calor específico. Como as capacidades térmicas dos recipientes são desprezíveis, só o líquido troca calor.
2. Ao misturar tudo em um recipiente isolado e sem perda de calor, vale a conservação da energia: a soma dos calores cedidos pelos líquidos mais quentes é igual à soma dos calores recebidos pelos mais frios. Como massa e calor específico são iguais para todos, eles se cancelam na equação.
3. Com isso, a temperatura de equilíbrio é a média aritmética simples das temperaturas iniciais: (20 + 55 + 75 + 90) / 4.
4. Calculando a soma: 20 + 55 = 75; 75 + 75 = 150; 150 + 90 = 240. Dividindo por 4 (o número de recipientes), obtemos 240 / 4 = 60 °C.
5. Conferindo a alternativa correta: a temperatura de equilíbrio é 60 °C, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
6. Por que as outras estão erradas: a alternativa A (30) seria menor que a média, o que não faz sentido, pois a mistura não pode ficar mais fria que a média das temperaturas; a alternativa B (35) resulta de uma divisão incorreta da soma pelos valores; a alternativa C (45) resulta de uma média feita com apenas parte dos recipientes.

💡 Dica: Calcule a média ponderada das temperaturas considerando volumes iguais e capacidades térmicas desprezíveis.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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