Em um experimento, foram misturados 150 g de água a 80°C com 150 g de água a 20°C. Qual a temperatura de…
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, foram misturados 150 g de água a 80°C com 150 g de água a 20°C. Qual a temperatura de equilíbrio térmico?
- A) 40°C
- B) 50°C
- C) 60°C
- D) 70°C
- E) 30°C
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Há duas porções de água com a mesma massa (150 g cada), a temperaturas diferentes (80°C e 20°C). Como as duas são água, o calor específico é o mesmo nas duas. Passo 2: Lembre o princípio das trocas de calor. Num sistema isolado, o calor cedido pela água quente é igual ao calor recebido pela água fria: Q_cedido = Q_recebido. Passo 3: Escreva a equação. Com massas m e calor específico c iguais nos dois lados, m·c·(80 − Tf) = m·c·(Tf − 20). Passo 4: Cancele m·c dos dois lados, obtendo 80 − Tf = Tf − 20. Passo 5: Isole Tf: 2·Tf = 100, logo Tf = 50°C. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A (40°C) só seria obtida com uma temperatura fria de 0°C, que não está no enunciado. C (60°C) é apenas a diferença 80 − 20, que não representa equilíbrio. D (70°C) puxa o equilíbrio para o lado da água quente, o que só aconteceria se ela tivesse massa maior. E (30°C) puxa o equilíbrio para o lado da água fria, o que só aconteceria se ela tivesse massa maior. Conclusão: como as massas são iguais, o equilíbrio fica exatamente no ponto médio, 50°C. O gabarito B está correto.
💡 Dica: Use a fórmula de equilíbrio térmico para calcular a temperatura final.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a média entre 80 e 0, supondo que a água fria estaria a 0°C, ou faz uma média mal aplicada aos dados do enunciado.
Por que engana: O aluno pode confundir a média aritmética das temperaturas com a temperatura de equilíbrio térmico, resultando em uma resposta incorreta.
É muito alta para o equilíbrio das massas.
O aluno subtrai as temperaturas (80 − 20 = 60) e toma o resultado como temperatura final, sem aplicar a ideia de equilíbrio entre as duas porções.
O aluno acha que a água quente deve dominar o resultado final, como se a temperatura mais alta 'vencesse' a mistura, sem considerar que as massas são iguais.
O aluno calcula a diferença 80 − 20 = 60, divide por 2 e soma ou subtrai de forma incorreta, obtendo 30°C; ele mistura a diferença de temperaturas com a temperatura final.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico
avaliacao
equilíbrio térmico · calor específico
Revisar a fórmula de cálculo de temperatura de equilíbrio térmico.
O aluno pode confundir a média aritmética das temperaturas com a temperatura de equilíbrio térmico, resultando em uma resposta incorreta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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