FAMECA 2019 — questão 39 de Física

Gabarito ECalorimetria — calor específico do líquido de arrefecimento com vazãoMedicina · 1º dia · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 39 de Física do FAMECA 2019

Enunciado em texto

No sistema de arrefecimento do motor de um automóvel, uma mistura de água e aditivo circula pelo motor sem mudança de estado físico, entrando nele a 80 ºC e saindo, a 90 ºC. Considerando que a mistura flui pelo motor na razão de 4,0×10−2 m3/min4{,}0 \times 10^{-2}\ \text{m}^3\text{/min}, que sua densidade é 1,1×103 kg/m31{,}1 \times 10^{3}\ \text{kg/m}^3 e que ela retira a cada minuto 2,2×1062{,}2 \times 10^{6} J de calor do motor, o calor específico da mistura é

(A) 2,0×1022{,}0 \times 10^{2} J/(kg · ºC).

(B) 8,0×1018{,}0 \times 10^{1} J/(kg · ºC).

(C) 5,0×1065{,}0 \times 10^{6} J/(kg · ºC).

(D) 2,0×1042{,}0 \times 10^{4} J/(kg · ºC).

(E) 5,0×1035{,}0 \times 10^{3} J/(kg · ºC).

(Enunciado: Vestibular FAMECA 2019, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o calor específico da mistura, sabendo quanto calor ela leva por minuto.

Passo 1 — a massa que passa em um minuto.

m=ρ V=1,1×103×4,0×10−2m = \rho\,V = 1{,}1 \times 10^{3} \times 4{,}0 \times 10^{-2}

m=44 kgm = 44\ \text{kg}

Passo 2 — o calor sensível. Esses 44 kg recebem 2,2×1062{,}2 \times 10^{6} J e esquentam de 80 °C para 90 °C (Δθ = 10 °C):

c=Qm Δθ=2,2×10644×10c = \frac{Q}{m\,\Delta\theta} = \frac{2{,}2 \times 10^{6}}{44 \times 10}

c=5,0×103 J/(kg⋅∘C)c = 5{,}0 \times 10^{3}\ \text{J/(kg} \cdot {}^{\circ}\text{C)}

Conferindo: é um valor um pouco maior que o da água pura (cerca de 4,2 × 10³ J/(kg·°C)), compatível com uma mistura de arrefecimento.

⚠️ A armadilha: usar a temperatura de saída (90 °C) no lugar da variação: 2,2 × 10⁶/(44 × 90) ≈ 5,6 × 10², que não está nas alternativas. Ou esquecer de converter o volume em massa e dividir por 0,04 m³, o que dá 5,5×1065{,}5 \times 10^{6}, perto da alternativa C.

A ideia em uma frase: no fluxo, olhe um minuto: a massa que passa recebe o calor daquele minuto, Q = mcΔθ.

Resposta: alternativa E (5,0×1035{,}0 \times 10^{3} J/(kg·°C)).

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.

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