Em um experimento, uma máquina térmica converte 2500 J de calor em trabalho. Se a eficiência da máquina é 50%…
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, uma máquina térmica converte 2500 J de calor em trabalho. Se a eficiência da máquina é 50%, qual é a quantidade de calor absorvida?
- A) 5000 J
- B) 1250 J
- C) 2500 J
- D) 3750 J
- E) 3000 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O enunciado informa que a máquina converte 2500 J em trabalho e que a eficiência é 50%, ou seja, 0,5. Como a eficiência é a razão entre o trabalho útil e o calor absorvido, o valor de 2500 J é tomado como trabalho realizado.
- Use a definição de eficiência. Em uma máquina térmica, eficiência = trabalho útil / calor absorvido da fonte quente, ou seja, η = W / Q_absorvido.
- Isole o calor absorvido. Q_absorvido = W / η = 2500 / 0,5 = 5000 J.
- Confira o resultado. Se a máquina tem 50% de eficiência, ela precisa absorver o dobro do trabalho realizado, pois metade do calor absorvido vai para o ambiente frio. Assim, 5000 J de calor absorvido geram 2500 J de trabalho, o que está coerente com o enunciado.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa B (1250 J) resulta de multiplicar 2500 por 0,5, o que inverte a relação. A alternativa C (2500 J) ignora a eficiência e considera o calor absorvido igual ao trabalho. A alternativa D (3750 J) soma 2500 com 1250, sem respaldo na definição de eficiência. A alternativa E (3000 J) não corresponde a nenhum cálculo consistente com os dados.
- Conclusão. O gabarito oficial A está correto, pois Q_absorvido = 5000 J.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor usando a fórmula da eficiência.
Alternativa por alternativa
Cálculo correto usando a fórmula da eficiência.
O aluno multiplicou o trabalho pela eficiência (2500 x 0,5 = 1250) em vez de dividir, achando que a eficiência reduz o calor absorvido.
O aluno assume que o calor absorvido é igual ao valor dado no enunciado e não aplica a relação entre eficiência, trabalho e calor absorvido.
O aluno soma o trabalho com metade dele (2500 + 1250 = 3750), misturando conceitos de calor rejeitado e de calor absorvido sem base na definição de eficiência.
Por que engana: O aluno pode confundir a eficiência com a quantidade de calor convertida, calculando apenas a metade do calor absorvido.
O aluno chega a um valor sem relação com a fórmula da eficiência, possivelmente por erro aritmético ou por estimativa sem cálculo.
Raio-X da questão
máquina térmica
avaliacao
eficiência de máquinas térmicas · conservação de energia
Revisar a fórmula da eficiência de máquinas térmicas.
O aluno pode confundir a eficiência com a quantidade de calor convertida, calculando apenas a metade do calor absorvido.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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