Proponha uma solução com material de mudança de fase (PCM) para reduzir o calor interno diurno de uma clínica…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Proponha uma solução com material de mudança de fase (PCM) para reduzir o calor interno diurno de uma clínica comunitária costeira (Tdia ˜ 34 °C, Tnoite ˜ 26 °C). Justifique a escolha química do PCM, calcule a massa necessária por m² para armazenar 100 kJ durante o dia e discuta segurança e sustentabilidade. Inclua fórmulas e cálculos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Proposta exemplar: usar parafina linear C18H38 (Tfusão ˜ 30 °C, ?Hfus ˜ 200 kJ·kg?¹) porque seu Tfus fica entre 26–34 °C e é quimicamente estável e não corrosiva. Cálculo: Q= m·?Hfus ? m = Q/?Hfus = 100 kJ/(200 kJ·kg?¹) = 0,5 kg·m?². Implementação: painel com 5 mm de PCM encapsulado por m² (massa total ˜0,5 kg) integra paredes/forro para absorver energia diurna e liberar à noite conforme solidifica. Segurança e sustentabilidade: parafina é pouco tóxica, inflamabilidade moderada — exigir encapsulamento passivo e barreira corta-chama; avaliar origem (preferir parafinas recicladas ou PCMs biossintéticos como ácidos graxos) e ciclo de vida. Alternativas: sais eutéticos (maior ?H, higroscopia/ corrosão) ou PCMs base água com microencapsulamento. Considerar compatibilidade química com invólucro, estabilidade térmica (> ciclos), custo e logística local para manutenção.
Explicação
A proposta de usar parafina linear como PCM é adequada devido ao seu ponto de fusão que se alinha com as temperaturas diurnas e noturnas, permitindo a absorção e liberação de calor de forma eficiente. O cálculo da massa necessária é fundamentado na relação entre a energia armazenada e a entalpia de fusão, demonstrando a viabilidade técnica da solução. Além disso, a análise de segurança e sustentabilidade aborda aspectos importantes como a toxicidade, inflamabilidade e a origem do material, garantindo uma escolha responsável e prática para a clínica.
Raio-X da questão
material de mudança de fase
avaliacao
mudança de fase · calor específico
Revisar os conceitos de calor específico e mudança de fase.
O aluno pode confundir a quantidade de calor necessária com a massa do PCM, não considerando a capacidade térmica do material.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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