Nos laboratórios da Universidade Presbiteriana Mackenzie um aluno deseja realizar a têmpera de uma barra 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
Nos laboratórios da Universidade Presbiteriana Mackenzie um aluno deseja realizar a têmpera de uma barra de ferro, cuja massa vale 1000 g. A peça é então colocada em um forno de recozimento durante o tempo suficiente para que ocorra o equilíbrio térmico. Em seguida é retirada e rapidamente imersa em um tanque com 10.000 g de óleo, cujo calor específico sensível vale 0,40 cal/g°C. Sabendo-se que o calor específico sensível do ferro tem valor aproximado de 0,11 cal/g°C, e que a temperatura do óleo muda de 28°C para 38°C, a temperatura do forno no momento em que a barra é retirada vale aproximadamente, em °C (Mackenzie 2019)
- A) 100
- B) 200
- C) 300
- D) 400
- E) 500
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique o princípio: em um sistema isolado, o calor cedido pela barra de ferro é igual ao calor recebido pelo óleo, já que o equilíbrio térmico ocorre na temperatura final do óleo, 38°C. Passo 2: Calcule o calor recebido pelo óleo: Q = m x c x ΔT = 10000 x 0,40 x (38 - 28) = 40000 cal. Passo 3: Aplique o mesmo cálculo ao ferro, que vai da temperatura do forno (T) até 38°C e perde calor: Q = 1000 x 0,11 x (T - 38). Passo 4: Iguale as quantidades de calor: 1000 x 0,11 x (T - 38) = 40000, ou seja, 110 x (T - 38) = 40000, então T - 38 = 363,6 e T = 401,6, aproximadamente 400°C. Passo 5: Comparação com as alternativas: a alternativa D (400) é a correta, e o gabarito oficial está de acordo com a resolução. Por que as outras estão erradas: A (100) e B (200) são temperaturas muito baixas, pois ignoram a grande diferença entre o calor cedido pela barra e o recebido pelo óleo; C (300) surge de subtrair 38 em vez de somar, ou seja, T = 364 - 38; E (500) estaria longe do resultado de 401,6°C obtido pela equação de equilíbrio.
💡 Dica: Use a equação de equilíbrio térmico para calcular a temperatura inicial da barra de ferro.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente trocou a massa do óleo (10.000 g) pela massa da barra (1000 g) ao calcular o calor recebido pelo óleo, o que reduz o calor a 4000 cal e leva a um resultado de cerca de 74°C, arredondado para 100.
O aluno provavelmente errou o cálculo do calor do óleo ou usou o ΔT incorreto, obtendo um valor de calor bem menor do que 40000 cal e chegando a uma temperatura do forno próxima de 200°C.
O aluno calculou corretamente T - 38 = 364, mas subtraiu 38 em vez de somar, obtendo T = 326, arredondado para 300. Ele confundiu a diferença de temperatura com a temperatura final.
CORRETA. Ao aplicar a equação de troca de calor, considerando as massas, calores específicos e variações de temperatura, chega-se a aproximadamente 400°C para a temperatura inicial do ferro.
O aluno provavelmente fez um erro de cálculo na divisão de 40000 por 110 ou arredondou de forma inadequada, chegando a um valor próximo de 500°C, distante do correto 401,6°C.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico, calor específico, temperatura
avaliacao
calor específico sensível · equilíbrio térmico
estude calor específico e equilíbrio térmico em trocas de calor
Confundir as massas ou os calores específicos, ou esquecer que o calor perdido pelo ferro é igual ao ganho pelo óleo.
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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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