São Camilo 2014 — questão 57 de Física
Enunciado em texto
Duas peças, A e B, constituídas de mesma substância, estão no interior de um sistema termicamente isolado, de modo que a troca de calor só ocorre entre elas. A tabela mostra alguns dados referentes a cada peça.
| A | B | |
|---|---|---|
| massa | 5m | m |
| temperatura inicial | T | 4T |
É correto afirmar que, após um certo intervalo de tempo, as duas peças atingem a temperatura de equilíbrio térmico igual a
(A) 2,0T.
(B) 2,5T.
(C) 1,5T.
(D) 3,0T.
(E) 3,5T.
(Enunciado: Vestibular São Camilo 2014, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — São Camilo/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário São Camilo e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a temperatura final comum das duas peças.
Passo 1 — o balanço de calor. O sistema é isolado: o calor que B (mais quente) cede é o calor que A recebe, ou seja, a soma dos calores trocados é zero. Chamando de a temperatura de equilíbrio:
Passo 2 — simplificar. Mesma substância, mesmo calor específico c: ele se cancela, e a massa m também.
Conferindo: A sobe 0,5T e B desce 2,5T. Como A tem 5 vezes a massa de B, a variação de A tem de ser 5 vezes menor: 2,5T ÷ 5 = 0,5T. Confere.
⚠️ As armadilhas: fazer a média simples, (T + 4T)/2 = 2,5T (alternativa B), esquecendo que as massas são diferentes; ou trocar as massas, pondo 5m na peça B: (5m·4T + m·T)/6m = 3,5T (alternativa E). A temperatura final fica perto da peça de maior massa, que é A, a mais fria.
A ideia em uma frase: com a mesma substância, a temperatura de equilíbrio é a média das temperaturas ponderada pelas massas.
Resposta: alternativa C (1,5T).
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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