UFPR 2022 — questão 28 de Física

Gabarito CCalorimetria — calor sensível: temperatura final da águaProcesso Seletivo 2022 · Fase única · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 28 de Física do UFPR 2022

Enunciado em texto

O texto a seguir é referência para as questões 23 a 28.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um calorímetro ideal contém 200 g de água a uma temperatura T0_0 = 20 °C ao nível do mar. Uma certa quantidade de calor correspondendo a 48 kJ é transferida à água, que atinge uma temperatura T. Supondo que todo o calor transferido foi absorvido pela água, sabendo que o calor específico da água vale c = 1 cal/g °C e considerando a conversão 1 cal = 4 J, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da temperatura final da água, que se mantém líquida em todo o processo.

A) T = 60 °C.

B) T = 70 °C.

C) T = 80 °C.

D) T = 90 °C.

E) T = 100 °C.

(Enunciado: Processo Seletivo UFPR 2022, 1ª fase (Conhecimentos Gerais) — Universidade Federal do Paraná, NC-UFPR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Paraná (UFPR) e ao seu Núcleo de Concursos (NC-UFPR).

Resolução comentada

O que a questão pede: a temperatura final de 200 g de água, a 20 °C, que recebe 48 kJ de calor sem mudar de estado.

Passo 1 — o calor em calorias. O calor específico está em cal/g °C, então convertemos o calor para calorias:

Q=48 000 J4 J/cal=12 000 calQ = \frac{48\,000\ \text{J}}{4\ \text{J/cal}} = 12\,000\ \text{cal}

Passo 2 — calor sensível. A água continua líquida, então todo o calor vai para aumentar a temperatura: Q=mc ΔTQ = m c\,\Delta T.

12 000=200⋅1⋅ΔT12\,000 = 200\cdot 1\cdot \Delta T

ΔT=60 ∘C\Delta T = 60\ {}^{\circ}\text{C}

Passo 3 — a temperatura final. T=T0+ΔT=20+60=80T = T_0 + \Delta T = 20 + 60 = 80 °C. Está abaixo de 100 °C (ponto de ebulição ao nível do mar), coerente com a água seguir líquida.

⚠️ A armadilha: dar como resposta a variação de temperatura, 60 °C (alternativa A), esquecendo de somar os 20 °C iniciais. Outra é multiplicar por 4 em vez de dividir: com 48 000⋅448\,000\cdot 4 cal, a água “passaria” de 100 °C.

A ideia em uma frase: 48 kJ = 12 000 cal; ΔT=12 000/(200⋅1)=60\Delta T = 12\,000/(200\cdot 1) = 60 °C; a água vai de 20 °C para 80 °C.

Resposta: alternativa C (80 °C).

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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