FMABC 2023 — questão 56 de Física
Enunciado em texto
Uma pessoa está montando sua cozinha na qual pretende ter uma superfície plana que possa ser aquecida, para preparar seus lanches. Para isso, pretende escolher um entre cinco materiais: ferro, alumínio, latão, cobre ou cerâmica. O critério para sua decisão é decidir pelo material que se aqueça mais rapidamente para uma mesma quantidade de calor recebida e que, ao mesmo tempo, permita que o calor se espalhe por sua superfície com maior velocidade. Para essa escolha, a pessoa consulta a tabela a seguir, que apresenta o calor específico (c) e o coeficiente de condutividade térmica (k) desses materiais.
| Material | c (J/(kg · K)) | k (W/(m · K)) |
|---|---|---|
| Ferro | 462 | 72 |
| Alumínio | 924 | 226 |
| Latão | 388 | 117 |
| Cobre | 380 | 397 |
| Cerâmica | 1 050 | 2 |
Segundo os critérios adotados e os valores indicados na tabela, essa pessoa deve escolher como material para sua superfície
(A) o ferro.
(B) o cobre.
(C) o alumínio.
(D) o latão.
(E) a cerâmica.
(Enunciado e figura: Vestibular FMABC 2023, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMABC/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário FMABC e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual material atende aos dois critérios ao mesmo tempo: esquentar mais com o mesmo calor e espalhar o calor mais depressa.
Passo 1 — “aquecer mais rapidamente para uma mesma quantidade de calor”. Pela equação do calor sensível:
Para o mesmo calor (e a mesma massa), a temperatura sobe mais quanto menor for o calor específico c. Na tabela, o menor c é o do cobre, 380 J/(kg · K).
Passo 2 — “o calor se espalhar com maior velocidade”. Quem mede a facilidade de o calor se propagar por condução dentro do material é a condutividade térmica k (lei de Fourier: o fluxo de calor é proporcional a k). Queremos o maior k: de novo o cobre, 397 W/(m · K).
Passo 3 — juntar os critérios. O cobre vence nos dois: menor c e maior k. É a escolha.
Por que não as outras: o alumínio (C) conduz bem (k = 226), mas tem o maior calor específico entre os metais (924), então esquenta devagar; o latão (D) e o ferro (A) perdem para o cobre nos dois quesitos; a cerâmica (E) é a pior nos dois: maior c (1 050) e quase isolante (k = 2).
⚠️ A armadilha: inverter o papel do calor específico e procurar o maior c. Calor específico alto quer dizer que o material “resiste” a esquentar: precisa de mais calor para subir cada grau. Quem segue essa ideia invertida acaba na cerâmica (E), que tem o maior c e é justamente a pior escolha.
A ideia em uma frase: esquenta rápido quem tem calor específico baixo; espalha o calor rápido quem tem condutividade alta; o cobre tem as duas coisas.
Resposta: alternativa B (o cobre).
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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