Questão 14 da UFPR 2024

Question

Um dado objeto de massa constante m = 300\text{ g} está a uma temperatura T_0 = 30\ ^\circ\text{C}. Seu calor específico vale c = 0{,}4\text{ J/g}\cdot^\circ\text{C}. Esse objeto passa por um processo termodinâmico que retira uma dada quantidade de calor Q, de modo que o objeto chega à temperatura T = 10\ ^\circ\text{C} sem sofrer mudanças de estado físico. Em todo esse processo, seu calor específico é considerado constante. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da quantidade de calor Q retirada do objeto durante o processo.

A
Q = 0{,}24\text{ kJ}
B
Q = 1{,}2\text{ kJ}
C
Q = 2{,}4\text{ kJ}
D
Q = 12\text{ kJ}
E
Q = 24\text{ kJ}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 14 da UFPR 2024

1ª fase

O texto a seguir é referência para as questões 10 a 18. · 1ª fase

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 dado objeto de massa constante m = 300\text{ g} está a uma temperatura T_0 = 30\ ^\circ\text{C}. Seu calor específico vale c = 0{,}4\text{ J/g}\cdot^\circ\text{C}. Esse objeto passa por um processo termodinâmico que retira uma dada quantidade de calor Q, de modo que o objeto chega à temperatura T = 10\ ^\circ\text{C} sem sofrer mudanças de estado físico. Em todo esse processo, seu calor específico é considerado constante. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da quantidade de calor Q retirada do objeto durante o processo.

A
Q = 0{,}24\text{ kJ}
B
Q = 1{,}2\text{ kJ}
C
Q = 2{,}4\text{ kJ}
D
Q = 12\text{ kJ}
E
Q = 24\text{ kJ}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Quando um corpo não muda de estado físico, o calor trocado é calor sensível, dado por Q = m\,c\,\Delta T. Aqui, m é a massa, c o calor específico e \Delta T a variação de temperatura.

Os dados já estão em unidades compatíveis: o calor específico está em J/g·°C, então a massa pode ficar em gramas.

Massa: m = 300\ \text{g}
Calor específico: c = 0{,}4\ \text{J/g}\cdot^\circ\text{C}
Variação de temperatura: \Delta T = 10 - 30 = -20\ ^\circ\text{C}

Substituindo:

Q = 300 \cdot 0{,}4 \cdot (-20) = -2400\ \text{J}

O sinal negativo indica que o objeto perdeu calor. A questão pede a quantidade de calor retirada, ou seja, o módulo:

|Q| = 2400\ \text{J} = 2{,}4\ \text{kJ}

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

AErra a potência de dez: dá 0,24 kJ, dez vezes menor que o resultado correto.
BResulta de usar \Delta T = 10 °C (metade do valor correto) e errar a conversão.
DErra a conversão para kJ: 2400 J virou 12 kJ, valor sem relação com a conta.
EErra a potência de dez: dá 24 kJ, dez vezes maior que o resultado correto.

Assuntos: calorimetria, calor sensível.

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Questão 14 no caderno 1ª fase da UFPR 2024

Fonte: UFPR 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗