Durante a reforma de uma escola, foram instalados painéis com 5 kg de um material que muda de estado físico a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante a reforma de uma escola, foram instalados painéis com 5 kg de um material que muda de estado físico a 28 graus Celsius. Nas horas mais quentes, o material sólido funde e ajuda a reduzir o aquecimento das salas. À noite, ele volta a se solidificar. A energia envolvida na mudança de estado é de 180 kJ por quilograma, e os painéis permanecem fechados durante todo o ciclo. Qual alternativa representa corretamente as transformações de energia e a conservação da massa em um ciclo completo de fusão e solidificação desse material?
- A) Na fusão, o material absorve 900 kJ e aumenta sua massa; na solidificação, libera energia e retorna à massa inicial.
- B) Na fusão, o material absorve 900 kJ e, na solidificação, libera 900 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo.
- C) Na fusão, o material absorve 36 kJ e, na solidificação, libera 36 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo.
- D) Na fusão, o material absorve 900 kJ e, na solidificação, libera uma quantidade menor, embora permaneça com 5 kg durante o ciclo.
- E) Na fusão, o material libera 900 kJ e, na solidificação, absorve 900 kJ, permanecendo com 5 kg durante o ciclo.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A massa do material é 5 kg, e a energia envolvida na mudança de estado é 180 kJ por quilograma. Passo 2: Calcule a energia total da mudança de estado. Energia = 5 kg x 180 kJ/kg = 900 kJ. Passo 3: Analise a fusão. Ao derreter, o material sólido absorve 900 kJ do ambiente, o que ajuda a reduzir o aquecimento das salas. Passo 4: Analise a solidificação. Ao voltar ao estado sólido à noite, o material libera a mesma quantidade de energia, 900 kJ, pois a energia de fusão e a de solidificação têm o mesmo valor em módulo. Passo 5: Analise a massa. Como os painéis permanecem fechados, nenhuma parte do material é perdida ou acrescentada; a massa continua 5 kg em todo o ciclo, conforme a conservação da massa. Passo 6: Compare com as alternativas. A alternativa B descreve corretamente os 900 kJ absorvidos na fusão, os 900 kJ liberados na solidificação e a massa constante de 5 kg. A alternativa A está errada porque a massa não aumenta, pois o sistema é fechado. A alternativa C está errada porque usa 36 kJ, resultado de 5 x 180 com erro de operação, e não o valor correto de 900 kJ. A alternativa D está errada porque afirma que a energia liberada na solidificação é menor, quando a energia de mudança de estado é a mesma nos dois sentidos. A alternativa E está errada porque inverte o sentido das trocas de energia: na fusão o material absorve energia, e não libera. Conclusão: a resposta correta é a alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule Q=mL e considere que a solidificação libera a mesma energia absorvida na fusão.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o material ganha massa ao derreter e a recupera ao solidificar, confundindo o material com um sistema que recebe substância do ambiente. Também pode ter ignorado que os painéis estão fechados.
A alternativa calcula corretamente a energia e relaciona a fusão à absorção de energia e a solidificação à liberação, sem alteração da massa.
O aluno calcula a energia multiplicando 180 kJ por 0,2 kg ou faz outro erro de operação, obtendo 36 kJ em vez de 900 kJ. Pode ter dividido em vez de multiplicar a massa pelo calor latente.
O aluno supõe que a energia liberada na solidificação é menor que a absorvida na fusão, achando que parte da energia se perde no ciclo. Esse raciocínio ignora que a energia de mudança de estado é a mesma nos dois sentidos.
O aluno inverte o sentido das trocas de energia, imaginando que o material libera calor ao derreter e absorve ao solidificar. Esse erro confunde o papel do material como armazenador de calor, que absorve energia na fusão para reduzir o aquecimento.
Por que engana: Usar 180 kJ como energia total, sem multiplicar pela massa, ou inverter absorção e liberação de energia.
Raio-X da questão
Calor latente e conservação da massa.
Relacionar fusão e s
Multiplicação e uso da relação Q=mL. · Diferença entre absorção e liberação de energia nas mudanças de estado.
Fusão, solidificação e energia envolvida na mudança de estado.
Usar 180 kJ como energia total, sem multiplicar pela massa, ou inverter absorção e liberação de energia.
Sustentabilidade e eficiência energética em edificações.
Atenção e responsabilidade na análise de dados.
Painéis térmicos em
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