GabaritoA — 1,1×10⁵ J.
Gabarito: letra A — a conta chega a A) 1,1×10⁵ J.
O calor sensível é a energia térmica transferida a um corpo que provoca apenas variação de temperatura, sem mudança de estado físico. Ele depende da massa do corpo, do calor específico da substância e da variação de temperatura. A unidade de calor no SI é o joule (J), e o calor específico indica quanta energia é necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1 g da substância. A relação que governa é Q = m·c·ΔT: a energia é diretamente proporcional à massa e à variação de temperatura, e também ao calor específico. Se a massa dobra, o calor dobra; se a variação de temperatura dobra, o calor dobra. Nesta questão, o calor específico está em J/g·°C, então a massa deve ser usada em gramas para que as unidades se cancelem corretamente — é esse o ponto central do problema.
massa = 5,0 kg
calor específico do ferro = 0,45 J·g⁻¹·°C⁻¹
temperatura inicial = 25 °C
temperatura final = 75 °C
O que queremos: a quantidade de energia térmica necessária para aquecer o bloco
A fórmula do calor sensível exige que a massa esteja na mesma unidade do calor específico. Como o calor específico foi dado em J/g·°C, a massa precisa estar em gramas para que as unidades se cancelem e o resultado saia em joules.
Por que esta fórmula: A conversão de unidade é necessária porque a fórmula Q = m·c·ΔT só funciona se todas as unidades forem compatíveis. Aqui, o calor específico usa gramas, então a massa deve ser convertida de kg para g.
De onde vem cada valor: = enunciado: 5,0 kg · = fator de conversão: 1 kg = 1000 g
Esquecer de converter e usar 5,0 kg diretamente na fórmula, o que daria um resultado 1000 vezes menor.
A variação de temperatura é a diferença entre a temperatura final e a inicial. Ela representa o quanto o corpo foi aquecido e é um dos fatores que determinam a quantidade de calor necessária.
Por que esta fórmula: A variação de temperatura é sempre calculada como a temperatura final menos a inicial, pois é a diferença que importa para o calor sensível.
De onde vem cada valor: = enunciado: 75 °C · = enunciado: 25 °C
Inverter a ordem e calcular 25 - 75, o que daria -50 °C; o sinal não importa aqui, mas pode confundir.
Com a massa em gramas e a variação de temperatura calculada, podemos usar a equação fundamental da calorimetria para encontrar a energia térmica. Essa equação relaciona diretamente a quantidade de calor com a massa, o calor específico e a variação de temperatura.
Por que esta fórmula: A fórmula Q = m·c·ΔT é a correta porque o problema envolve apenas aquecimento sem mudança de fase. Se houvesse mudança de estado, usaríamos Q = m·L, mas aqui não é o caso.
De onde vem cada valor: = passo 1: 5000 g · = enunciado: 0,45 J·g⁻¹·°C⁻¹ · = passo 2: 50 °C
Usar a massa em kg (5,0) em vez de gramas, o que daria 112,5 J, um valor muito menor e fora das alternativas.
Resposta: A) 1,1×10⁵ J
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