FACISB 2022 — questão 65 de Física

Gabarito ECalorimetria — vazão de água para resfriamento com variação máxima de temperaturaProcesso Seletivo Medicina · Prova Objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 65 de Física do FACISB 2022

Enunciado em texto

Uma empresa utiliza água de um rio às margens do qual está instalada para resfriar parte de seus equipamentos. Considere que a quantidade de calor a ser retirada dos equipamentos a cada segundo é de 4,2×1074{,}2 \times 10^{7} J, que a água do rio tem densidade e calor específico, respectivamente, iguais a 1,0×103 kg/m31{,}0 \times 10^{3}\ \text{kg/m}^3 e 4,2×1034{,}2 \times 10^{3} J/(kg · ºC) e que, por razões ecológicas, essa água deve ser devolvida ao rio a uma temperatura que não exceda 2,0 ºC em comparação à temperatura com que foi captada. O volume de água que deve ser captado do rio, a cada segundo, deve ser, no mínimo,

(A) 1,0 m31{,}0\ \text{m}^3.

(B) 1,5 m31{,}5\ \text{m}^3.

(C) 2,5 m32{,}5\ \text{m}^3.

(D) 3,0 m33{,}0\ \text{m}^3.

(E) 5,0 m35{,}0\ \text{m}^3.

(Enunciado: Vestibular FACISB 2022 — FACISB/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o menor volume de água por segundo capaz de absorver o calor sem esquentar mais de 2 °C.

Passo 1 — a massa mínima. Quanto menos água, mais ela esquenta. O limite é Δθ = 2,0 °C. Em cada segundo:

Q=m c ΔθQ = m\,c\,\Delta\theta

m=4,2×1074,2×103×2,0m = \frac{4{,}2 \times 10^{7}}{4{,}2 \times 10^{3} \times 2{,}0}

m=5,0×103 kgm = 5{,}0 \times 10^{3}\ \text{kg}

Passo 2 — o volume. Com densidade 1 000 kg/m³:

V=md=5,0×1031,0×103=5,0 m3V = \frac{m}{d} = \frac{5{,}0 \times 10^{3}}{1{,}0 \times 10^{3}} = 5{,}0\ \text{m}^3

⚠️ A armadilha: esquecer o Δθ = 2 °C na conta: sai 10 000 kg, ou 10 m³, que nem está nas opções. A água pode esquentar 2 °C, então cada quilograma absorve o dobro do que absorveria esquentando 1 °C, e a massa necessária cai à metade. E não confunda “no mínimo”: menos água do que isso esquentaria mais de 2 °C.

A ideia em uma frase: o calor retirado é absorvido pela água (Q = mcΔθ); fixado o Δθ máximo, sai a massa mínima, e a densidade dá o volume.

Resposta: alternativa E (5,0 m35{,}0\ \text{m}^3).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

Outras questões de Física do FACISB 2022

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do FACISB 2022 →

Mais questões de Termologia e calorimetria, de todas as bancas, resolvidas passo a passo. Ver todos os assuntos →