Em uma aula de Física, estudantes misturam água quente e água fria dentro de um calorímetro para estudar a…
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 aula de Física, estudantes misturam água quente e água fria dentro de um calorímetro para estudar a temperatura final do sistema. O recipiente possui paredes isolantes e uma tampa, e os estudantes devem considerar que parte da energia térmica pode escapar para o ambiente durante a experiência. Qual é a principal função da tampa e do isolamento térmico nesse procedimento?
- A) Impedir a troca de calor entre os materiais, mantendo cada um na temperatura inicial.
- B) Manter o conteúdo na temperatura ambiente, independentemente do calor trocado no interior.
- C) Reduzir a troca de calor com o ambiente, fazendo a variação medida representar melhor a troca entre os materiais.
- D) Concentrar o calor no recipiente, para que a temperatura do ambiente seja a principal medida.
- E) Aumentar a troca de calor com o ambiente, fazendo a variação medida ocorrer mais rapidamente.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Um calorímetro é um recipiente projetado para estudar trocas de calor isolando o sistema do ambiente. Suas paredes isolantes e a tampa servem para diminuir o contato térmico com o exterior.
- Ao misturar água quente e água fria, o objetivo é que o calor flua apenas entre as duas porções de água, de modo que a temperatura final medida reflita essa troca interna.
- Como parte da energia pode escapar para o ambiente, qualquer redução dessa perda faz com que a variação de temperatura observada represente melhor a troca de calor entre os materiais. Portanto, a alternativa C é a correta, e concorda com o gabarito oficial.
- A alternativa A está errada, pois o calor deve ser trocado entre os materiais; a ideia não é impedir essa troca, e sim evitar a troca com o ambiente.
- A alternativa B está errada, pois o conteúdo não permanece na temperatura ambiente; ele muda de temperatura justamente por causa da troca de calor interna.
- A alternativa D está errada, pois o objetivo não é concentrar calor para medir a temperatura do ambiente, e sim medir o sistema em estudo.
- A alternativa E está errada, pois aumentar a troca com o ambiente introduziria mais erro na medição, em vez de torná-la mais precisa.
💡 Dica: recordar que isolamento reduz troca com ambiente, não anula totalmente
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o isolamento deve impedir qualquer troca de calor, inclusive entre a água quente e a fria, o que tornaria a mistura inútil para observar o equilíbrio térmico.
O aluno entende que o isolamento mantém o conteúdo na temperatura ambiente, ignorando que a própria função do experimento é medir a variação de temperatura causada pela troca interna de calor.
Ao diminuir as perdas de energia térmica para o ambiente, o calorímetro torna mais próxima do ideal a análise da troca de calor entre a água quente e a água fria.
O aluno interpreta mal a palavra 'concentrar' e supõe que o calorímetro serve para medir a temperatura do ambiente, quando o foco é o sistema de água dentro do recipiente.
O aluno associa a ideia de medida mais rápida a maior troca de calor com o ambiente, sem perceber que essa perda externa é justamente a fonte de erro que o calorímetro busca reduzir.
Por que engana: pensar que tampa e isolante eliminam troca de calor entre água quente e fria
Raio-X da questão
isolamento térmico e troca de calor
entender função do i
noções básicas de temperatura e calor · leis da termodinâmica elementares
transferência de calor por condução e convecção
pensar que tampa e isolante eliminam troca de calor entre água quente e fria
situação didática tí
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