Um engenheiro apresenta um novo material para construção que promete isolamento térmico eficiente. Ele afirma…

Questão

Um engenheiro apresenta um novo material para construção que promete isolamento térmico eficiente. Ele afirma que o coeficiente de transferência de calor (U) do material é de 0,2 W/(m²·K). Qual é a quantidade de calor (Q) que passará por uma parede de 10 m², se a diferença de temperatura entre o interior e o exterior for de 20 K, durante 1 s?

1. A) 100 J
2. B) 60 J
3. C) 80 J
4. D) 20 J
5. E) 40 J

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Identificar a grandeza pedida. Quer-se a quantidade de calor Q que atravessa a parede. Pela lei de transferência de calor em regime estacionário, Q = U x A x ΔT x t, em que U é o coeficiente de transferência de calor (W/(m²·K)), A é a área (m²), ΔT é a diferença de temperatura (K) e t é o tempo (s).
2. Listar os dados do enunciado. U = 0,2 W/(m²·K); A = 10 m²; ΔT = 20 K; t = 1 s.
3. Verificar a unidade do resultado. W = J/s, e W/(m²·K) x m² x K x s = J. Logo, o resultado sai em joules, o que confirma a fórmula.
4. Calcular. Q = 0,2 x 10 x 20 x 1 = 40 J. Portanto a alternativa correta é a E, de acordo com o gabarito oficial.
5. Analisar as demais alternativas. A alternativa A (100 J) não resulta da fórmula, pois exigiria ignorar U e usar metade da diferença de temperatura. A alternativa B (60 J) surge se a área for somada à diferença de temperatura antes da multiplicação, o que não tem fundamento físico. A alternativa C (80 J) aparece se a área for trocada pelo valor de 20 K, resultando em 0,2 x 20 x 20 x 1. A alternativa D (20 J) é obtida se o produto for dividido por 2 sem justificativa, como se fosse uma média ou o cálculo de uma área triangular.

💡 Dica: Use Q = U·A·ΔT·t, substituindo os valores e conferindo as unidades.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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