UEPG 2023 (EAD, julho) — questão 23 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: usar o equilíbrio térmico entre o objeto e a água para julgar as afirmações.

Passo 1 — o calor recebido pela água. 300 mL de água têm 300 g (densidade 1 g/mL). Ela vai de 20 °C a 25 °C:

$$Q = m\,c\,\Delta\theta = 300 \cdot 1 \cdot 5 = 1500\ \text{cal}$$

Passo 2 — o objeto. Só há troca entre os dois, então o objeto cede as mesmas 1500 cal ao cair de 70 °C para 25 °C (Δθ = 45 °C):

$$C = \frac{Q}{\Delta\theta} = \frac{1500}{45} \approx 33{,}3\ \text{cal/}{}^{\circ}\text{C}$$

$$c = \frac{C}{m} = \frac{33{,}3}{400} \approx 0{,}083\ \text{cal/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$$

(01) Verdadeira. 0,083 cal/(g °C) é bem menor que 1 cal/(g °C). Faz sentido: o objeto variou 45 °C e a água só 5 °C trocando o mesmo calor.

(02) Verdadeira. São as 1500 cal do passo 1.

(04) Verdadeira. C ≈ 33,3 cal/°C, maior que 30.

(08) Verdadeira. É a definição de calor: energia em trânsito, que passa espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio por causa da diferença de temperatura.

⚠️ A armadilha: na (04), dividir pela variação de temperatura da água (5 °C) em vez da do objeto (45 °C): sairia 300 cal/°C, que também é “maior que 30” por acaso, mas está errado. A capacidade térmica do objeto usa a variação de temperatura do objeto.

A ideia em uma frase: calor cedido por um é o calor recebido pelo outro; a capacidade térmica é esse calor dividido pela variação de temperatura do próprio corpo.

Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).