1ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial
O que vais aprender
- Distinguir temperatura, calor e energia interna nos modelos fornecidos.
- Fechar balanços de aquecimento e de máquinas térmicas sem extrapolar as hipóteses.
Antes de começar
- Ler os dados e as unidades do enunciado.
- Distinguir observação, modelo e conclusão.
Relacionar dados e modelo
Temperatura caracteriza o estado térmico; calor é transferência de energia motivada por diferença de temperatura. Um corpo não “contém calor” como uma substância guardada. Massas iguais na mesma temperatura podem ter capacidades térmicas diferentes, e temperatura isolada não informa a energia interna total.
Num aquecimento sem mudança de estado, o modelo Q=m·c·ΔT relaciona massa, calor específico e variação de temperatura. Durante uma mudança de estado de uma substância pura sob condições fixas, pode haver transferência com temperatura constante, modelada por Q=m·L. Valores de c e L precisam ser fornecidos ou consultados para a substância e condição.
Uma máquina térmica recebe energia de uma fonte quente, realiza trabalho e transfere uma parcela a uma fonte mais fria. No balanço idealizado sem acumulação, Qquente=W+Qfria. Isso permite calcular o trabalho e o rendimento, mas não descreve sozinho todos os detalhes de uma máquina real.
- Calor transferido
- É energia que atravessa a fronteira devido a diferença de temperatura. Aqui, os cálculos usam o módulo da energia recebida ou cedida, com o sentido indicado em palavras.
Como analisar um novo caso
- Identifique se a etapa muda temperatura ou estado e selecione o modelo correspondente.
- Aplique os dados com unidades coerentes e separe etapas sucessivas.
- Para uma máquina, feche o balanço entre entrada, trabalho e saída térmica.
Exemplo com dados próprios
Uma máquina recebe 900 J da fonte quente e transfere 630 J à fria, sem acumular energia no ciclo. Determine trabalho e rendimento.
- O trabalho é a diferença: 900−630=270 J.
- O rendimento é 270/900=0,30=30%.
- A transferência à fonte fria participa do balanço; não é ausência de conservação.
Trabalho de 270 J por ciclo e rendimento de 30%.
Revisar o raciocínio
Uma temperatura constante prova que não houve transferência de energia.
Em uma mudança de estado, pode haver transferência com temperatura constante nas condições do modelo.
Temperatura e energia transferida são grandezas diferentes; é necessário identificar a etapa.
- Distinguir temperatura, calor e energia interna nos modelos fornecidos.
- Fechar balanços de aquecimento e de máquinas térmicas sem extrapolar as hipóteses.
Verifica agora
Uma amostra de 2 kg recebe energia sem mudar de estado. Use c=300 J/(kg·°C) e temperatura de 18 a 26 °C. Calcule Q e explique por que usar ΔT. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: ΔT=8 °C; Q=2 × 300 × 8=4 800 J. O modelo depende da mudança, não do valor final isolado.
Subtrair temperaturas precede o produto pelas propriedades da amostra.
Uma massa de 0,3 kg muda de estado com L=200 000 J/kg nas condições fornecidas. Depois recebe mais 12 000 J para aquecer. Determine a energia total e separe as etapas. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 60 000 J na mudança e total 72 000 J. São etapas diferentes; a segunda não está incluída em mL.
0,3 × 200 000=60 000; somam-se as transferências sucessivas.
Uma máquina recebe 1 600 J e rejeita 1 000 J a cada ciclo, sem acumulação. Determine trabalho e rendimento; avalie a frase “a parcela rejeitada foi destruída”. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 600 J de trabalho e 37,5% de rendimento. A parcela rejeitada foi transferida à fonte fria, não destruída.
1 600−1 000=600; 600/1 600=0,375. O balanço inclui a saída térmica.
Dois blocos chegam à mesma temperatura. Um aluno conclui que têm a mesma energia interna, sem saber massa nem composição. Avalie e indique por que os dados não bastam. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: Temperatura igual não determina energia interna total igual. Massa, composição e estado também importam.
A temperatura é uma propriedade do estado térmico; não é uma medida direta da soma de energia de qualquer corpo.
Alinhamento curricular e fontes
- Ensino Médio, Ciências da Natureza; competências de análise de dados, fenômenos e modelos. A BNCC não distribui sozinha os temas por série. · Base Nacional Comum Curricular
- FGB diurno, rede estadual do Espírito Santo, 1ª série, 3º trimestre; páginas físicas do desenvolvimento principal: EM13CNT102FIS/ES — 29; EM13CNT203FIS/ES — 30. Consultar também o dossier para o recorte temático; a lista lateral de habilidades se repete e não substitui essas páginas. Seleção editorial, sem promessa de cobertura integral. · Orientações Curriculares 2026 — Ensino Médio Diurno — Física
- FGB diurno, rede estadual do Espírito Santo, 1ª série, 3º trimestre; páginas físicas do desenvolvimento principal: EM13CNT301FISb/ES — 31; EM13CNT102 — 32. Consultar também o dossier para o recorte temático; a lista lateral de habilidades se repete e não substitui essas páginas. Seleção editorial, sem promessa de cobertura integral. · Orientações Curriculares 2026 — Ensino Médio Diurno — Física
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Praticar isto: Separar temperatura, calor e mudança de fasePraticar isto: Fechar balanços de máquinas térmicas