PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 28 da UFPR 2022

1ª fase

O texto a seguir é referência para as questões 23 a 28. · Fase única

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10\text{ m/s}^2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um calorímetro ideal contém 200 g de água a uma temperatura T_0 = 20\text{ }^\text{o}\text{C} ao nível do mar. Uma certa quantidade de calor correspondendo a 48 kJ é transferida à água, que atinge uma temperatura T. Supondo que todo o calor transferido foi absorvido pela água, sabendo que o calor específico da água vale c = 1\text{ cal/g }^\text{o}\text{C} e considerando a conversão 1 cal = 4 J, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da temperatura final da água, que se mantém líquida em todo o processo.

  1. A
    T = 60\text{ }^\text{o}\text{C}.
  2. B
    T = 70\text{ }^\text{o}\text{C}.
  3. C
    T = 80\text{ }^\text{o}\text{C}.
  4. D
    T = 90\text{ }^\text{o}\text{C}.
  5. E
    T = 100\text{ }^\text{o}\text{C}.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O calor sensível absorvido por uma substância é Q = m\,c\,\Delta T. Como o calor específico foi dado em cal/g°C, convém passar o calor recebido para calorias.

  1. Conversão do calor: Q = 48\ \text{kJ} = 48\,000\ \text{J}. Com 1\ \text{cal} = 4\ \text{J}:
Q = \frac{48\,000}{4} = 12\,000\ \text{cal}
  1. Variação de temperatura, com m = 200\ \text{g} e c = 1\ \text{cal/g°C}:
\Delta T = \frac{Q}{m\,c} = \frac{12\,000}{200\cdot 1} = 60\ ^\circ\text{C}
  1. Temperatura final:
T = T_0 + \Delta T = 20 + 60 = 80\ ^\circ\text{C}

Como 80\ ^\circ\text{C} < 100\ ^\circ\text{C} (ao nível do mar), a água continua líquida, e a fórmula do calor sensível vale durante todo o processo.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa A engana quem calcula só a variação de temperatura (60 °C) e esquece de somar a temperatura inicial de 20 °C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa \Delta T = 60\ ^\circ\text{C} como se fosse a temperatura final, esquecendo de somar os 20 °C iniciais.
  • BNão corresponde a nenhuma conta correta com os dados do enunciado.
  • DNão corresponde a nenhuma conta correta com os dados do enunciado.
  • ENão corresponde a nenhuma conta correta com os dados do enunciado.

Assuntos: calorimetria, calor sensível.

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Fonte: UFPR 2022 · Fase única. Prova oficial ↗