PUC-SP 2010 (inverno) — questão 18 de Física

Gabarito BTermologia — conversão de Celsius para Fahrenheit e kelvinVestibular de Inverno · Prova objetiva

Enunciado da questão 18 de Física do PUC-SP 2010 (inverno) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

No LHC (Grande Colisor de Hádrons), as partículas vão correr umas contra as outras em um túnel de 27 km de extensão, que tem algumas partes resfriadas a −271,25°C. Os resultados oriundos dessas colisões, entretanto, vão seguir pelo mundo todo. A grade do LHC terá 60 mil computadores. O objetivo da construção do complexo franco-suíço, que custou $\text{US\textdollar}\ 10$ bilhões e é administrado pelo Cern (Organização Europeia de Pesquisa Nuclear, na sigla em francês), é revolucionar a forma de se enxergar o Universo.

A temperatura citada no texto, expressa nas escalas fahrenheit e kelvin, equivale, respectivamente, aos valores aproximados de:

[Foto: um ímã gigantesco, em forma de grande cilindro, sendo instalado numa caverna do LHC. Legenda: “Ímã gigantesco é instalado em uma das cavernas do LHC (Grande Colisor de Hádrons), a máquina mais poderosa do mundo”. Crédito: Salvatore di Nolfi/Efe.]

www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u442867.shtml - Publicada em 09/09/2008. Consultada em 05/04/2010

(A) −456 e 544

(B) −456 e 2

(D) 520 e 2

(E) −456 e −2

(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2010 (Inverno) — PUC-SP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).

Resolução comentada

O que a questão pede: converter −271,25 °C para Fahrenheit e para kelvin.

Passo 1 — Fahrenheit. A relação entre as escalas é $\dfrac{\theta_C}{5} = \dfrac{\theta_F - 32}{9}$ , ou seja, $\theta_F = 1{,}8\,\theta_C + 32$ :

$\theta_F = 1{,}8 \times (-271{,}25) + 32$

$\theta_F = -488{,}25 + 32 \approx -456\ {}^{\circ}\text{F}$

Passo 2 — kelvin. Basta somar 273 (ou 273,15):

$T = -271{,}25 + 273 \approx 2\ \text{K}$

(Com 273,15, dá 1,9 K: os dois arredondam para 2 K.)

Passo 3 — conferindo o sinal. Kelvin é escala absoluta: não existe temperatura negativa em kelvin. Isso já elimina a (E). E −271 °C está a só 2 graus do zero absoluto: em Fahrenheit tem de dar um número bem negativo, o que elimina (C) e (D).

⚠️ A armadilha: subtrair 273 em vez de somar: $-271{,}25 - 273 \approx -544$ , e daí aparece o 544 da alternativa A. Na conversão Celsius→kelvin, soma-se 273.

A ideia em uma frase: $T_K = \theta_C + 273$ e $\theta_F = 1{,}8\,\theta_C + 32$ ; perto do zero absoluto, o kelvin é um número pequeno e positivo.

Resposta: alternativa B (−456 °F e 2 K).

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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