Em um experimento de controle de temperatura, um bloco de gelo de massa 200 g, inicialmente a -10 °C, é…
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 um experimento de controle de temperatura, um bloco de gelo de massa 200 g, inicialmente a -10 °C, é colocado em um recipiente isolado. Deseja-se determinar a quantidade de calor que o gelo deve absorver para atingir 0 °C e derreter completamente. Considere o calor específico do gelo igual a 2,1 J/(g·°C) e o calor latente específico de fusão da água igual a 334 J/g. Despreze perdas de calor para o recipiente e para o ambiente. Com base nas informações do texto, calcule a quantidade total de calor absorvida pelo gelo desde seu estado inicial até a fusão completa.
- A) 4 200 J
- B) 71 000 000 J
- C) 66 800 J
- D) 71 000 J
- E) 75 200 J
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as duas etapas do processo. Primeiro, o gelo é aquecido de -10 °C até 0 °C (calor sensível, sem mudar de estado). Depois, o gelo a 0 °C derrete completamente (calor latente de fusão). O calor total é a soma das duas parcelas. Passo 2: Calcule o calor sensível: Q1 = m x c x ΔT = 200 x 2,1 x (0 - (-10)) = 200 x 2,1 x 10 = 4200 J. Passo 3: Calcule o calor latente: Q2 = m x L = 200 x 334 = 66 800 J. Passo 4: Some as duas parcelas: Q total = 4200 + 66 800 = 71 000 J. Passo 5: Compare com o gabarito oficial. Minha resolução chegou à alternativa D, igual ao gabarito. Por que as outras estão erradas: A (4200 J) considera apenas o aquecimento e esquece a fusão; B (71 000 000 J) erra a unidade ou o fator de conversão, multiplicando o resultado por cerca de mil; C (66 800 J) considera apenas a fusão e esquece o aquecimento de -10 °C até 0 °C; E (75 200 J) usa uma variação de temperatura de 20 °C no aquecimento (200 x 2,1 x 20 = 8400) e soma esse valor aos 66 800 J, o que não corresponde ao enunciado, que fala em -10 °C até 0 °C.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor usando a fórmula Q = m * L.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula apenas o calor sensível do aquecimento de -10 °C até 0 °C e interpreta que essa é a quantidade pedida, ignorando que o enunciado exige a fusão completa do gelo.
O aluno erra a conversão de unidades ou o fator de multiplicação, obtendo um valor cerca de mil vezes maior, como se a massa fosse de 200 kg ou o calor latente estivesse em kJ/kg sem conversão correta.
Por que engana: Confundir calor sensível com calor latente, calculando apenas a fusão ou apenas o aquecimento do gelo.
O aluno considera somente o calor latente de fusão (m x L) e esquece a parcela necessária para elevar a temperatura do gelo de -10 °C até 0 °C.
O gelo absorve calor em duas etapas. Primeiro, é aquecido de −10 °C até 0 °C: Q₁ = m · c · ΔT = 200 · 2,1 · 10 = 4 200 J. Depois, ocorre a fusão a 0 °C: Q₂ = m · L = 200 · 334 = 66 800 J. Portanto, o calor total é Q = Q₁ + Q₂ = 4 200 + 66 800 = 71 000 J.
O aluno usa uma variação de temperatura de 20 °C no aquecimento, provavelmente somando os módulos de -10 e 10 em vez de considerar apenas a variação de -10 °C até 0 °C, e depois soma esse valor (8400 J) aos 66 800 J da fusão.
Raio-X da questão
calor específico e fusão
avaliacao
calor sensivel e latente · conservacao de energia termica
Revisar os conceitos de calor específico e calor de fusão do gelo.
Confundir calor sensível com calor latente, calculando apenas a fusão ou apenas o aquecimento do gelo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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