UEA 2024 — questão 65 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: um valor possível para a temperatura final de metal (50 °C) e água (25 °C) juntos.

Passo 1 — para onde vai o calor. O calor passa do mais quente (metal) para o mais frio (água) até as temperaturas se igualarem. Sem perdas, todo o calor que o metal cede, a água recebe:

$$Q_{\text{metal}} + Q_{\text{água}} = 0$$

Passo 2 — onde fica o equilíbrio. O metal esfria e a água esquenta, então a temperatura final está entre as duas:

$$25^{\circ}\text{C} < \theta_{\text{eq}} < 50^{\circ}\text{C}$$

Não dá para calcular o valor exato (faltam massas e calores específicos), mas não é preciso: das alternativas, só 30 °C está nesse intervalo.

Por que não as outras: 10 °C, 15 °C e 20 °C exigiriam a água esfriar abaixo da temperatura inicial ao receber calor; 25 °C exigiria que a água não esquentasse nada, embora tenha recebido o calor do metal (com água finita, ela sobe pelo menos um pouco).

⚠️ A armadilha: a (E), achar que “a água resfria o metal até a temperatura dela”. Isso só aconteceria com uma quantidade de água infinitamente grande; aqui o balde recebe o calor de dez segmentos e esquenta.

A ideia em uma frase: sem perdas, a temperatura de equilíbrio fica sempre entre a do corpo mais frio e a do mais quente.

Resposta: alternativa D (30 °C).