Ao perfurar um bloco de alumínio de 10 kg em uma fresadora que consome 10 kW de potência, um operador de…
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
Ao perfurar um bloco de alumínio de 10 kg em uma fresadora que consome 10 kW de potência, um operador de máquina nota um aquecimento considerável do mesmo. Sabe-se que durante o processo de usinagem, que dura em média 2 minutos e 15 segundos, cerca de 25% da potência empregada pela máquina é perdida para os arredores e desperdiçada no aquecimento da mesma. Nessas condições, sabendo que o calor específico do alumínio em J/g.ºC é 0,9, o incremento na temperatura do bloco corresponde a (UECE 2022)
- A) 100 ºC.
- B) 37,5 ºC.
- C) 150 ºC.
- D) 112,5 ºC.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Converta o tempo para segundos. 2 minutos e 15 segundos = 120 + 15 = 135 s.
- Calcule a energia fornecida pela máquina. Energia = potência x tempo = 10 kW x 135 s = 10000 W x 135 s = 1.350.000 J.
- Interprete a perda. O enunciado diz que 25% da potência é perdida para os arredores e desperdiçada no aquecimento da máquina. Logo, o bloco recebe 75% da energia: 0,75 x 1.350.000 = 1.012.500 J.
- Use a equação do calor sensível, Q = m x c x ΔT. A massa é 10 kg = 10000 g e o calor específico é 0,9 J/(g.ºC). Então m x c = 10000 x 0,9 = 9000 J/ºC.
- Isole a variação de temperatura: ΔT = Q / (m x c) = 1.012.500 / 9000 = 112,5 ºC.
- Conclusão. A alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a A (100 ºC) usaria apenas 2 minutos, desprezando os 15 segundos; a B (37,5 ºC) aplicaria a perda de 25% como se fosse a energia recebida pelo bloco; a C (150 ºC) ignoraria completamente a perda de 25%.
💡 Dica: Calcule a energia térmica gerada e use a fórmula Q=mcΔT para encontrar o aumento de temperatura.
Alternativa por alternativa
O aluno considerou apenas 2 minutos (120 s) e ignorou os 15 segundos restantes do processo. Com 120 s, a energia útil seria 900.000 J, resultando em 100 ºC.
O aluno aplicou os 25% como se fosse a energia que realmente aquece o bloco, confundindo a parcela perdida com a parcela absorvida. Assim calculou 0,25 x 1.350.000 = 337.500 J, obtendo 37,5 ºC.
O aluno calculou a energia total de 1.350.000 J e a usou integralmente no aquecimento, sem descontar a perda de 25% descrita no enunciado, chegando a 150 ºC.
CORRETA. O cálculo correto do aumento de temperatura leva em conta 25% da potência total, o tempo de usinagem convertido em segundos, a massa em gramas e o calor específico do alumínio, resultando em um incremento de 112,5 ºC.
Raio-X da questão
calor específico e energia térmica
avaliacao
energia e potência · conversão de unidades
estude calor específico, energia térmica e conversão de unidades
Confundir unidades de massa e energia ou esquecer de converter kg para g ao usar o calor específico.
pensamento_critico
cotidiano
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