Uma barra de ferro que pesa 3kg é colocada em um tanque cont...

Tema central da questão: A questão aborda o conceito de transferência de calor e como calcular a quantidade de calor transferida entre dois corpos, no caso, uma barra de ferro e água, até que o sistema atinja o equilíbrio térmico.

Para resolver isso, é necessário entender que em um sistema isolado, o calor perdido por um corpo será igual ao calor ganho por outro, até o equilíbrio. Isso se baseia na conservação de energia.

O cálculo envolve a fórmula:

Q = m * c * ΔT

onde Q é o calor transferido, m é a massa, c é o calor específico, e ΔT é a variação de temperatura.

Alternativa Correta: B - – 346

Justificação:

1. Para o ferro (perde calor):

- Massa (m): 3 kg

- Calor específico (c): 0,42 kJ/kg.K

- ΔT: (Tfinal - 300°C)

2. Para a água (ganha calor):

- Massa (m): 1000 kg (porque 1 m³ de água equivale a 1000 kg)

- Calor específico (c): 4,2 kJ/kg.K

- ΔT: (Tfinal - 25°C)

3. Equacionando:

3 * 0,42 * (Tfinal - 300) = - 1000 * 4,2 * (Tfinal - 25)

4. Resolvendo a equação para encontrar Tfinal e, posteriormente, calculando Q, obtém-se que a quantidade de calor transferida é -346 kJ. O sinal negativo indica que o calor é perdido pelo ferro.

Por que as outras alternativas estão incorretas?

A - – 135: Este valor subestima a quantidade real de calor transferido, provavelmente por erro de cálculo em ΔT ou massa usada.

C - + 192: O sinal positivo está incorreto, pois o ferro perde calor. Além disso, o valor não corresponde ao cálculo correto.

D - + 256: Além do sinal, que deveria ser negativo, este valor não reflete o cálculo correto conforme os dados fornecidos.

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Equação da Calorimetria:

Q=mCΔΤ.

Se a barra de ferro está inicialmente 25℃ e termina 300℃, foi a água quem cedeu calor.

Calor cedido=3kg×0,42kJ/(K×kg)×(300-25)K

Calor cedido≃346kJ.

Não é o ferro que cede o calor, logo, pela pergunta, o sinal é invertido.

GABARITO B.