Em uma atividade de laboratório, dois blocos de mesma massa, um de alumínio e outro de cobre, são inicialmente…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, dois blocos de mesma massa, um de alumínio e outro de cobre, são inicialmente colocados à mesma temperatura. Cada bloco recebe a mesma quantidade de energia térmica, sem perdas para o ambiente. Ao final, a temperatura do bloco de alumínio aumenta 15 °C, enquanto a do bloco de cobre aumenta 25 °C. Com base nesses dados, qual é, aproximadamente, a razão entre o calor específico do alumínio e o calor específico do cobre, c_alumínio/c_cobre?
- A) Aproximadamente 1,67.
- B) Aproximadamente 0,60.
- C) Aproximadamente 2,00.
- D) Aproximadamente 0,80.
- E) Aproximadamente 1,00.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Os dois blocos têm a mesma massa (m) e recebem a mesma quantidade de calor (Q). As variações de temperatura são ΔT_Al = 15 °C e ΔT_Cu = 25 °C.
- Use a equação do calor sensível, Q = m × c × ΔT, válida para cada bloco.
- Escreva a equação para cada material. Para o alumínio: Q = m × c_Al × 15. Para o cobre: Q = m × c_Cu × 25.
- Como Q e m são iguais nos dois casos, iguale as expressões: m × c_Al × 15 = m × c_Cu × 25. Cancelando m, obtém-se c_Al × 15 = c_Cu × 25.
- Isole a razão pedida: c_Al/c_Cu = 25/15 = 5/3 ≈ 1,67. Logo, a alternativa correta é a A, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A B (0,60) inverte a razão, pois é 15/25. A C (2,00) não corresponde a nenhuma relação entre 15 e 25. A D (0,80) também não decorre da proporção entre as variações de temperatura. A E (1,00) supõe que calores específicos iguais, o que contradiz as diferentes variações de temperatura para a mesma energia e massa.
- Conclusão. Quanto maior o calor específico, menor é a variação de temperatura para a mesma energia recebida. Como o alumínio aqui varia menos (15 °C contra 25 °C), seu calor específico é maior que o do cobre, o que é coerente com a razão de aproximadamente 1,67.
💡 Dica: usar Q=mcΔT e igualar energias para comparar calores
Alternativa por alternativa
Como Q = m.c.deltaT e Q e m são iguais nos dois blocos, o calor específico é inversamente proporcional à variação de temperatura. Assim, c_alumínio/c_cobre = 25/15 = 1,67.
O aluno provavelmente inverteu a relação de proporcionalidade, calculando 15/25 = 0,60 como se o calor específico fosse diretamente proporcional ao aumento de temperatura.
Por que engana: inverter razão dos calores específicos com variação de temperatura
O aluno provavelmente não montou a igualdade Q = m × c × ΔT para os dois materiais e buscou uma razão aproximada sem base nos dados, podendo ter confundido a relação entre as temperaturas.
O aluno provavelmente não isolou corretamente a razão entre os calores específicos, chegando a um valor próximo de 20/25 sem relacionar a energia recebida e a massa dos blocos.
O aluno provavelmente considerou que, por receberem a mesma energia e terem mesma massa, os blocos deveriam ter o mesmo calor específico, ignorando que as variações de temperatura são diferentes.
Raio-X da questão
calor específico
calcular razão entre
equação fundamental da calorimetria · noção de temperatura e variação
relação entre calor, massa, capacidade térmica
inverter razão dos calores específicos com variação de temperatura
laboratório escolar
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