UNIFIMES 2026 (Trindade, 2º semestre) — questão 37 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a temperatura final quando a água a 0 ºC e o ar a 30 ºC trocam calor só entre si.

Passo 1 — capacidade térmica de cada um ($C = mc$, com massas em gramas):

$$C_{\text{água}} = 2500 \cdot 1{,}00 = 2500\ \text{cal/}{}^{\circ}\text{C}$$

$$C_{\text{ar}} = 30\,000 \cdot 0{,}25 = 7500\ \text{cal/}{}^{\circ}\text{C}$$

Passo 2 — sistema isolado: a soma dos calores é zero. (A água a 0 ºC é líquida: o enunciado dá só o calor específico, sem fusão.)

$$2500\,(T - 0) + 7500\,(T - 30) = 0$$

$$10\,000\,T = 225\,000$$

$$T = 22{,}5\ {}^{\circ}\text{C}$$

Atalho: a temperatura final é a média ponderada pelas capacidades térmicas: o ar “pesa” 3 vezes mais que a água, então $T = (1 \cdot 0 + 3 \cdot 30)/4 = 22{,}5$ ºC.

⚠️ A armadilha: ponderar pelas massas sem os calores específicos: $T = (2{,}5 \cdot 0 + 30 \cdot 30)/32{,}5 \approx 27{,}7$ ºC, que não aparece. Ou fazer a média simples, 15 ºC. O que conta é a capacidade térmica, massa × calor específico.

A ideia em uma frase: no equilíbrio térmico, a temperatura final é a média das temperaturas ponderada pelas capacidades térmicas.

Resposta: alternativa A (22,5 ºC).