Certo estudante, em um laboratório de Física, na Inglaterra, realizou uma experiência que envolvia trocas 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
Certo estudante, em um laboratório de Física, na Inglaterra, realizou uma experiência que envolvia trocas de calor. Durante uma parte do trabalho, teve de aquecer um corpo de massa 1,00 kg, constituído de uma liga de alumínio, cujo calor específico é c = 0,215 cal/(g.ºC). A temperatura do corpo variou de 212 ºF até 392 ºF. Considerando que 1 caloria = 4,2 J, a energia térmica recebida por esse corpo foi aproximadamente (Mackenzie 2012)
- A) 160 kJ
- B) 90 kJ
- C) 40 kJ
- D) 16 kJ
- E) 9 kJ
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa m = 1,00 kg = 1000 g; calor específico c = 0,215 cal/(g.ºC); temperatura inicial 212 ºF e final 392 ºF; 1 cal = 4,2 J.
- Converter a variação de temperatura. A variação em Fahrenheit é 392 - 212 = 180 ºF. Como a escala Fahrenheit tem 180 graus entre o ponto de fusão e o de ebulição da água, que na escala Celsius correspondem a 100 graus, a variação de temperatura em ºC é 180 x 5/9 = 100 ºC. Note que, para variações de temperatura, não se subtrai 32; basta usar o fator 5/9.
- Aplicar a equação do calor sensível: Q = m x c x ΔT = 1000 x 0,215 x 100 = 21500 cal.
- Converter para joules: Q = 21500 x 4,2 = 90300 J, ou seja, aproximadamente 90 kJ.
- Conclusão. A alternativa B (90 kJ) está correta, em concordância com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (160 kJ) usa a variação de 180 ºF diretamente como se fosse 180 ºC. C (40 kJ) não corresponde a nenhuma conversão consistente dos dados do enunciado. D (16 kJ) resulta de um erro de multiplicação ou divisão na conversão de calorias para joules. E (9 kJ) corresponde a usar a massa de 100 g em vez de 1000 g.
💡 Dica: Converta as unidades e aplique a fórmula Q = m c ΔT.
Alternativa por alternativa
O aluno usa a diferença de 180 ºF diretamente como variação de 180 ºC, sem converter a escala. Assim obtém 1000 x 0,215 x 180 x 4,2 = 162540 J, cerca de 160 kJ.
CORRETA. Após converter as temperaturas para Celsius, calcular a variação de temperatura, aplicar a fórmula Q = m·c·ΔT (com massa em gramas e calor específico em cal/g.ºC) e converter o resultado para joules, chega-se a aproximadamente 90 kJ.
O aluno calcula a variação de temperatura ou a conversão de unidades de forma inconsistente, chegando a uma ordem de grandeza menor que a correta, em torno de 40 kJ.
O aluno erra a conversão entre calorias e joules ou uma operação de multiplicação e divisão ao montar o resultado final, obtendo cerca de 16 kJ.
O aluno usa a massa de 100 g (ou 0,1 kg) em vez de 1,00 kg, o que reduz o resultado para 100 x 0,215 x 100 x 4,2 = 9030 J, cerca de 9 kJ.
Raio-X da questão
troca de calor, calor específico, energia térmica
avaliacao
conversão de unidades de temperatura · calor específico e calor sensível
Estude conversão de unidades e cálculo de calor sensível.
Erro comum é não converter corretamente as unidades de temperatura ou massa antes do cálculo.
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