UFRGS 2024 — questão 20 de Física
Enunciado em texto
A figura abaixo apresenta as quantidades de calor Q, em joules (J), absorvidas por dois corpos, X e Y, de mesma massa, em função da temperatura T, medida na escala absoluta (K).
[Gráfico: Q (J) no eixo vertical, com marcas 0, 840, 1680 e 2520, e T (K) no horizontal, com marcas 273, 293, 313, 333 e 353. As duas retas partem do ponto (273 K; 0). A reta X, mais inclinada, termina em (333 K; 2520 J); a reta Y termina em (353 K; 1680 J). Linhas tracejadas ligam esses pontos finais aos eixos.]
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Os valores das capacidades caloríficas Cx e Cy dos corpos X e Y em J/K valem, respectivamente, ........ e ........ .
A razão entre os respectivos calores específicos cx e cy, é cx/cy = ........ .
(A) 42 – 14 – 3
(B) 42 – 21 – 2
(C) 21 – 42 – 1/2
(D) 21 – 42 – 2
(E) 14 – 42 – 3
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2024, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a capacidade térmica de cada corpo e a razão entre os calores específicos.
Passo 1 — capacidade térmica é a inclinação da reta. C = Q/ΔT: quanto calor o corpo pede para subir 1 K. Lendo os pontos finais de cada reta:
Passo 2 — os calores específicos. C = m·c e as massas são iguais, então a razão entre os calores específicos é a mesma das capacidades térmicas:
Conferindo: a reta X é mais inclinada que a Y, então X precisa de mais calor por kelvin: C_X > C_Y, e a razão tem de ser maior que 1.
⚠️ A armadilha: dividir o calor pela temperatura final em vez da variação de temperatura. O que importa é ΔT (60 K para X, 80 K para Y), e uma variação em kelvin é igual à variação em graus Celsius. Outro deslize é trocar a ordem e chegar em 21 – 42 – 1/2 (alternativa C).
A ideia em uma frase: no gráfico Q × T, a inclinação é a capacidade térmica; com massas iguais, a razão das capacidades é a razão dos calores específicos.
Resposta: alternativa B (42 J/K, 21 J/K e razão 2).
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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