UFPR 2024 — questão 14 de Física

Gabarito CCalorimetria — calor sensível retirado de um objetoProcesso Seletivo 2024 · 1ª fase · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 14 de Física do UFPR 2024

Enunciado em texto

O texto a seguir é referência para as questões 10 a 18.

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 dado objeto de massa constante m=300m = 300 g está a uma temperatura T0=30T_0 = 30 °C. Seu calor específico vale c=0,4c = 0{,}4 J/g.°C. Esse objeto passa por um processo termodinâmico que retira uma dada quantidade de calor Q, de modo que o objeto chega à temperatura T = 10 °C sem sofrer mudanças de estado físico. Em todo esse processo, seu calor específico é considerado constante. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da quantidade de calor Q retirada do objeto durante o processo.

A) Q=0,24Q = 0{,}24 kJ

B) Q=1,2Q = 1{,}2 kJ

C) Q=2,4Q = 2{,}4 kJ

D) Q=12Q = 12 kJ

E) Q=24Q = 24 kJ

(Enunciado: Processo Seletivo UFPR 2024, 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: quanto calor foi retirado de um objeto de 300 g para resfriá-lo de 30 °C a 10 °C, sem mudança de estado.

Passo 1 — calor sensível. Sem mudança de estado, o calor trocado só muda a temperatura: Q=m c ΔTQ = m\,c\,\Delta T. Aqui ΔT=10−30=−20\Delta T = 10 - 30 = -20 °C; o sinal negativo indica que o objeto perdeu calor. A questão pede o valor retirado, então usamos o módulo.

∣Q∣=300⋅0,4⋅20|Q| = 300\cdot 0{,}4\cdot 20

∣Q∣=2 400 J=2,4 kJ|Q| = 2\,400\ \text{J} = 2{,}4\ \text{kJ}

Conferindo: cada grama precisa perder 0,4 J por grau; 300 g perdem 300⋅0,4=120300\cdot 0{,}4 = 120 J por grau; em 20 graus, 120⋅20=2 400120\cdot 20 = 2\,400 J.

⚠️ A armadilha: usar a temperatura final ou a inicial no lugar da variação: com 10 °C sai 1,2 kJ (alternativa B); com 30 °C, 3,6 kJ. Outra é errar a conversão para kJ e marcar 24 kJ (alternativa E). O que entra na fórmula é a variação, 20 °C, e 2 400 J=2,4 kJ2\,400\ \text{J} = 2{,}4\ \text{kJ}.

A ideia em uma frase: Q=mc ΔT=300⋅0,4⋅20=2 400Q = mc\,\Delta T = 300\cdot 0{,}4\cdot 20 = 2\,400 J =2,4= 2{,}4 kJ retirados.

Resposta: alternativa C (2,4 kJ).

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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