Uma escola pública instalou um protótipo de aquecedor solar para investigar como aumentar a temperatura da…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma escola pública instalou um protótipo de aquecedor solar para investigar como aumentar a temperatura da água destinada à limpeza. Em todos os testes, foram mantidos constantes o volume de água, a temperatura inicial, a área do coletor, a vazão da água, a temperatura ambiente e o tempo de exposição ao Sol. No primeiro teste, foram comparados dois ângulos de incidência da radiação solar, mantendo-se o mesmo material do coletor: a água aqueceu mais quando os raios incidiam mais perpendicularmente à superfície. No segundo teste, mantendo-se o mesmo ângulo, foram comparados coletores feitos de materiais diferentes: o coletor de cobre transferiu mais energia para a água do que o coletor de plástico. Com base nos procedimentos e nos resultados descritos, quais fatores foram investigados como determinantes para a eficiência do aquecedor solar?
- A) A temperatura ambiente e a vazão da água.
- B) O volume de água e a área do coletor.
- C) A área do coletor e o tempo de exposição ao Sol.
- D) O material do coletor e o ângulo de incidência da radiação solar.
- E) O volume de água e a temperatura inicial da água.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as variáveis que foram mantidas constantes no experimento: volume de água, temperatura inicial, área do coletor, vazão, temperatura ambiente e tempo de exposição ao Sol. Como essas grandezas não mudaram, elas não podem ser apontadas como os fatores investigados.
- Analise o primeiro teste. Nele, o material do coletor foi mantido igual e variou-se o ângulo de incidência da radiação solar. Concluiu-se que a água aqueceu mais quando os raios incidiam mais perpendicularmente, ou seja, o ângulo de incidência é um fator investigado.
- Analise o segundo teste. Nele, o ângulo foi mantido igual e variou-se o material do coletor (cobre e plástico). O coletor de cobre transferiu mais energia para a água, logo o material do coletor também é um fator investigado.
- Portanto, os dois fatores investigados como determinantes da eficiência são o material do coletor e o ângulo de incidência da radiação solar, o que corresponde à alternativa D.
- Por que as demais estão erradas: A) temperatura ambiente e vazão foram mantidas constantes; B) volume de água e área do coletor também foram mantidos constantes; C) área do coletor e tempo de exposição ao Sol foram mantidos constantes; E) volume de água e temperatura inicial foram mantidos constantes.
💡 Dica: Considere os fatores físicos que afetam a eficiência do aquecedor.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter confundido 'fatores investigados' com 'condições do ambiente' do experimento, achando que a temperatura ambiente e a vazão, por serem citadas, eram variáveis testadas.
O aluno pode ter lido apenas a lista inicial de grandezas do enunciado e assumido que volume e área do coletor eram os focos do estudo, sem perceber que foram mantidos constantes.
O aluno pode ter supõe que área do coletor e tempo de exposição são determinantes da eficiência por intuição (mais área e mais tempo de Sol aquecem mais), sem checar que ambos foram fixados nos testes.
Por que engana: Considerar apenas um fator isolado, como temperatura inicial ou área, sem integrar materiais e incidência solar.
Esses foram os únicos fatores deliberadamente modificados nos testes. O melhor desempenho ocorreu com o ângulo mais próximo da incidência perpendicular dos raios solares e com o material que transferiu mais energia térmica para a água. As demais grandezas foram mantidas constantes, funcionando como variáveis de controle.
O aluno pode ter achado que volume e temperatura inicial influenciam o aquecimento pela intuição física, mas esquece que essas grandezas foram mantidas constantes durante os testes descritos.
Raio-X da questão
eficiência de aquecedores solares
avaliacao
transferencia de calor · propriedades dos materiais
Revisar os fatores que influenciam a eficiência de sistemas de aquecimento solar.
Considerar apenas um fator isolado, como temperatura inicial ou área, sem integrar materiais e incidência solar.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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