Dois blocos de cobre (c = 390 J·kg?¹·K?¹) são colocados em contato térmico num sistema isolado. Bloco 1 tem m1…

Questão

Dois blocos de cobre (c = 390 J·kg?¹·K?¹) são colocados em contato térmico num sistema isolado. Bloco 1 tem m1 = 0,500 kg e T1 = 100,0 °C; bloco 2 tem m2 = 1,00 kg e T2 = 20,0 °C. Determine a temperatura de equilíbrio Teq em °C. Use conservação de energia: m1·c·T1 + m2·c·T2 = (m1 + m2)·c·Teq.

1. A) Teq = 46,7 °C (˜319,7 K).
2. B) Teq = 20,0 °C
3. C) Teq = 70,0 °C
4. D) Teq = 50,0 °C
5. E) Teq = 25,0 °C

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Como o calor específico c é igual nos dois blocos, ele aparece nos dois lados da equação e pode ser cancelado. Fica: m1·T1 + m2·T2 = (m1 + m2)·Teq. Passo 2: Substituindo os valores: 0,500 × 100,0 + 1,00 × 20,0 = 50,0 + 20,0 = 70,0. Passo 3: A massa total é m1 + m2 = 0,500 + 1,00 = 1,50 kg. Passo 4: Teq = 70,0 / 1,50 = 46,67 °C, ou seja, aproximadamente 46,7 °C, que corresponde à alternativa A. Passo 5: Conferência física: a temperatura final fica entre 20 °C e 100 °C e mais próxima de 100 °C, porque o bloco 1 tem menor capacidade térmica total do que o bloco 2 (massa menor) e sua temperatura inicial é mais alta; a média ponderada pela massa faz sentido. Passo 6: Sobre a conversão para kelvin citada no enunciado: 46,67 + 273,15 = 319,82 K, valor que arredondado é 319,8 K e não 319,7 K como aparece; a diferença é pequena e não altera a resposta, mas é um detalhe de arredondamento do enunciado. Passo 7: Por que as outras estão erradas: a alternativa B (20,0 °C) repete a temperatura inicial do bloco 2, o que só ocorreria se ele não trocasse calor; a alternativa C (70,0 °C) é o numerador da média sem a divisão pela massa total; a alternativa D (50,0 °C) corresponde apenas à parcela do bloco 1 e ignora o bloco 2; a alternativa E (25,0 °C) não resulta de nenhuma média ponderada correta dos dados. Gabarito oficial A confirmado.

💡 Dica: Aplique a fórmula da conservação de energia para encontrar Teq.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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