Em uma atividade de calorimetria, um bloco metálico aquecido é colocado em um recipiente termicamente isolado…
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 calorimetria, um bloco metálico aquecido é colocado em um recipiente termicamente isolado que contém água. A temperatura do conjunto é registrada ao longo do tempo: 20 °C, 28 °C, 34 °C, 37 °C, 37 °C e 37 °C. Considera-se desprezível a troca de calor com o ambiente. Com base nos registros, qual conclusão está correta sobre o sistema após a colocação do bloco na água?
- A) O equilíbrio térmico foi atingido em 28 °C, pois essa foi a primeira temperatura registrada após a mistura.
- B) O equilíbrio térmico foi atingido em 40 °C, pois essa seria a média das temperaturas dos corpos.
- C) Não houve equilíbrio térmico no sistema, pois o bloco inicialmente estava mais quente que a água.
- D) O equilíbrio térmico foi atingido em 20 °C, pois essa era a temperatura inicial da água.
- E) O equilíbrio térmico foi atingido em 37 °C, pois a temperatura permaneceu constante.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Equilíbrio térmico é o estado em que as temperaturas dos corpos em contato param de variar, pois não há mais troca líquida de calor entre eles. Passo 2: Nos registros, a temperatura sobe de 20 °C para 28 °C, depois 34 °C, e então se estabiliza em 37 °C nas três últimas medições. Passo 3: Como o sistema está isolado termicamente e a temperatura não muda mais, o equilíbrio foi atingido em 37 °C, o que corresponde à alternativa E. Passo 4: A alternativa A está errada, porque 28 °C é apenas um valor intermediário, e a temperatura ainda continuou subindo depois dele. Passo 5: A alternativa B está errada, porque a temperatura de equilíbrio não é a média aritmética das temperaturas iniciais; ela depende das massas, dos calores específicos e das temperaturas iniciais, e além disso 40 °C não aparece em nenhum registro. Passo 6: A alternativa C está errada, porque o fato de o bloco estar inicialmente mais quente não impede o equilíbrio; ao contrário, a troca de calor é justamente o processo que leva ao equilíbrio, e os registros mostram estabilização em 37 °C. Passo 7: A alternativa D está errada, porque a temperatura da água não permanece em 20 °C; ela aumenta ao receber calor do bloco. Passo 8: Conclusão: a temperatura se estabiliza em 37 °C, e o sistema atingiu o equilíbrio térmico nesse valor.
💡 Dica: observar quando a temperatura se estabiliza no gráfico
Alternativa por alternativa
O aluno toma a primeira leitura após a mistura como se fosse a temperatura final, sem observar que a temperatura continuou variando nas medições seguintes.
Por que engana: confundir média aritmética com temperatura de equilíbrio
O aluno acredita que a temperatura final de equilíbrio é a média aritmética das temperaturas registradas ou dos corpos, ignorando que o equilíbrio depende da troca de calor e não de uma média simples.
O aluno confunde a diferença inicial de temperatura entre os corpos com a ausência de equilíbrio, achando que equilíbrio exige temperaturas iniciais iguais e não o fim da variação térmica.
O aluno acredita que a água mantém sua temperatura inicial, como se não recebesse calor do bloco, e não percebe que o registro de 20 °C é apenas o ponto de partida da medição.
O equilíbrio térmico é identificado quando os corpos em contato atingem a mesma temperatura e deixam de apresentar variação térmica observável. Como as últimas leituras foram iguais a 37 °C, essa é a temperatura de equilíbrio.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico e temperatura constante
identificar equilíbr
temperatura e calor · interpretação de gráficos de temperatura
transferência de calor e temperatura
confundir média aritmética com temperatura de equilíbrio
ciência e tecnologia
pensamento crítico
situacão experimenta
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