Anelise lava a sua garrafa térmica com água filtrada, à temperatura de 20ºC. Coloca então, na garrafa, uma…
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
Anelise lava a sua garrafa térmica com água filtrada, à temperatura de 20ºC. Coloca então, na garrafa, uma porção de 200g de café que acabara de coar, a uma temperatura inicial ?0. Considerando-se a capacidade térmica da garrafa 100 cal/ºC, o calor específico sensível do café 1,0 cal/gºC e, após algum tempo, a temperatura de equilíbrio do sistema garrafa/café ter atingido 60ºC, pode-se afirmar que o valor de ?0, em ºC, é (Mackenzie 2019)
- A) 30
- B) 40
- C) 60
- D) 70
- E) 80
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A garrafa térmica tem capacidade térmica C = 100 cal/ºC e começa a 20ºC. O café tem massa m = 200 g, calor específico c = 1,0 cal/gºC e temperatura inicial θ0 (a ser descoberta). A temperatura de equilíbrio do sistema é 60ºC.
- Lembre o princípio das trocas de calor. Em um sistema isolado, o calor cedido pelo café é igual ao calor recebido pela garrafa, ou seja, Q_cedido + Q_recebido = 0 (em módulo, são iguais).
- Calcule o calor recebido pela garrafa. Q_garrafa = C × (variação de temperatura) = 100 × (60 − 20) = 4000 cal.
- Escreva o calor cedido pelo café. Q_café = m × c × (variação de temperatura) = 200 × 1,0 × (θ0 − 60) = 200θ0 − 12000 cal, que é uma perda de calor, portanto o módulo é 200 × (θ0 − 60).
- Iguale os módulos. 200 × (θ0 − 60) = 4000, logo θ0 − 60 = 20 e θ0 = 80ºC.
- Conclusão. Resolvi a questão por conta própria e obtive 80ºC, que corresponde à alternativa E, coincidindo com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (30) e B (40) não satisfazem a igualdade das trocas de calor; C (60) supõe que a garrafa não troca calor; D (70) não respeita a variação de temperatura da garrafa, que é de 40ºC e não de 20ºC.
💡 Dica: Use a equação do equilíbrio térmico para calcular a temperatura inicial do café.
Alternativa por alternativa
Provavelmente inverteu o sinal ou a ordem de subtração nas variações de temperatura, tratando o café como se ganhasse calor de forma incoerente com o equilíbrio final.
Provavelmente calculou a diferença entre a temperatura de equilíbrio e a temperatura inicial da garrafa (60 − 20 = 40) e tomou esse valor como sendo a temperatura inicial do café, confundindo variação de temperatura com temperatura.
Provavelmente supôs que a garrafa térmica não participa da troca de calor, pensando que basta o café estar a 60ºC para o sistema alcançar esse equilíbrio, o que ignora a capacidade térmica da garrafa.
Provavelmente usou a temperatura inicial da garrafa (20ºC) como variação de temperatura no cálculo do calor absorvido, obtendo 100 × 20 = 2000 cal, em vez de 100 × 40 = 4000 cal.
CORRETA. Ao aplicar a conservação de energia, considerando a capacidade térmica da garrafa e o calor específico do café, chega-se à temperatura inicial de 80°C.
Raio-X da questão
equilibrio termico, calor especifico
avaliacao
calor especifico · equilibrio termico
estude calor especifico e equilibrio termico
Confundir calor sensível com calor latente ou esquecer de considerar a capacidade térmica da garrafa.
pensamento_critico
cotidiano
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