Considere duas garrafas idênticas, uma contendo 1 kg de leite e outra contendo 1 kg de água, ambas inicialmente a 15 °C e expostas à temperatura ambiente de 21 °C. A capacidade térmica do leite integral é, aproximadamente, 3,93 kJ·K-1 ·kg-1 e da água é 4,19 kJ·K-1 ·kg-1 . Considere que a condutividade e a emissividade térmica sejam as mesmas para os dois líquidos. Com base nessas informações, é correto afirmar que, ao atingir o equilíbrio térmico com o ambiente,

Considere duas garrafas idênticas, uma contendo 1 kg de leite e outra contendo 1 kg de água, ambas inicialmente a 15 °C e expostas à temperatura ambiente de 21 °C. A capacidade térmica do leite integral é, aproximadamente, 3,93 kJ·K-1·kg-1 e da água é 4,19 kJ·K-1·kg-1. Considere que a condutividade e a emissividade térmica sejam as mesmas para os dois líquidos. Com base nessas informações, é correto afirmar que, ao atingir o equilíbrio térmico com o ambiente,

• A)o leite tem calor específico superior ao da água.
• B)o leite atinge a temperatura ambiente antes da água.
• C)a água passa por uma transição de fase antes de atingir a temperatura ambiente.
• D)o leite tem mais energia térmica armazenada que a água.

O gabarito correto é B). Isso ocorre porque, embora a água tenha uma capacidade térmica maior que o leite, o que significa que ela é capaz de absorver mais calor sem aumentar sua temperatura, o leite tem uma temperatura inicial mais próxima da temperatura ambiente. Portanto, ao atingir o equilíbrio térmico, o leite alcançará a temperatura ambiente antes da água.

É importante notar que a escolha da alternativa A é um erro comum, pois a capacidade térmica do leite é menor que a da água. No entanto, isso não significa que o leite tenha um calor específico superior ao da água. O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 kg de uma substância em 1 K, e é representado pela capacidade térmica.

Já a alternativa C é facilmente eliminável, pois não há nenhuma informação que indique que a água vá passar por uma transição de fase (ou seja, mudar de estado líquido para sólido ou gasoso) durante o processo.

Por fim, a alternativa D também é incorreta, pois a quantidade de energia térmica armazenada depende da temperatura e da capacidade térmica do material. Embora o leite tenha uma capacidade térmica menor que a água, sua temperatura inicial mais próxima da temperatura ambiente faz com que ele atinja o equilíbrio térmico antes da água.

Em resumo, é fundamental ler cuidadosamente as informações e entender o conceito de capacidade térmica e calor específico para resolver problemas que envolvem a troca de calor entre substâncias. Além disso, é importante considerar as variáveis envolvidas no problema e não se confundir com as informações apresentadas.

Essa questão é um exemplo clássico de como a fisica pode ser aplicada em situações cotidianas. Ao entender como as substâncias se comportam em relação à temperatura e ao calor, podemos explicar fenômenos que ocorrem em nossa vida diária, como o fato de o leite esfriar mais rápido que a água em uma geladeira.

Além disso, essa questão também pode ser vista como uma forma de demonstrar a importância da compreensão dos conceitos físicos em diversas áreas, como a engenharia, a química e a biologia. Ao entender como as substâncias se comportam em relação ao calor e à temperatura, podemos desenvolver tecnologias e processos mais eficientes e seguros.

Portanto, é fundamental que os estudantes de física desenvolvam uma compreensão sólida dos conceitos físicos e saibam aplicá-los em diferentes contextos. Isso permitirá que eles sejam capazes de resolver problemas complexos e contribuir para o desenvolvimento de tecnologias e processos mais eficientes e seguros.