Em um laboratório, um aquecedor elétrico de potência P = 60 W aquece um volume de ar V = 2,0 m³ durante t = 30…

Questão

Em um laboratório, um aquecedor elétrico de potência P = 60 W aquece um volume de ar V = 2,0 m³ durante t = 30 min, sem perdas térmicas. Considere densidade do ar ? = 1,2 kg/m³ e capacidade térmica c = 1000 J/(kg·K). Calcule o aumento de temperatura ?T e produza um relatório técnico breve (150–300 palavras) que comunique os riscos térmicos e proponha medidas de segurança para três públicos distintos: colegas técnicos, direção da escola e usuários leigos. Inclua fórmulas e valores numéricos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo numérico: massa do ar m = ?·V = 1,2 kg/m³ × 2,0 m³ = 2,4 kg. Energia fornecida E = P·t = 60 W × (30·60) s = 60 × 1800 = 108000 J. A variação de temperatura ?T = E/(m·c) = 108000 J / (2,4 kg × 1000 J·kg?1·K?1) = 108000 / 2400 = 45 K. Resultado: a temperatura do ar aumenta aproximadamente 45 °C (?T ˜ +45 K), o que indica risco de superaquecimento do ambiente. Relato técnico (modelo, 3 públicos): - Colegas técnicos: Apresente os cálculos (m = 2,4 kg; E = 1,08×10^5 J; ?T ˜ 45 K) e recomende limites operacionais (não operar sem ventilação ativa), instalação de sensores de temperatura e termostato de corte. Sugira análise do fluxo de calor e cálculo de trocas térmicas reais considerando perdas. - Direção da escola: Forneça o valor-chave (aquecimento estimado ~45 °C em 30 min sem ventilação), consequências (desconforto, risco à saúde, equipamentos sensíveis) e medidas administrativas: limitar potência, garantir ventilação forçada, rotinas de inspeção e placas de aviso. - Usuários leigos: Explique em linguagem simples: “Em meia hora o ar pode ficar muito mais quente; abra janelas e não use o aquecedor sem supervisão. Risco de queimadura e incêndio se objetos combustíveis estiverem próximos.” Inclua instruções práticas (manter distância mínima, desligar após uso) e um pequeno gráfico ou tabela com tempo versus temperatura estimada para facilitar entendimento. Estas comunicações usam as fórmulas de energia e calor (E = P·t; ?T = E/(m·c)) e traduzem os números em ações preventivas adequadas ao público.

Explicação

A explicação apresenta cálculos claros e precisos que demonstram o aumento de temperatura do ar, destacando os riscos associados ao superaquecimento. As recomendações são adaptadas para diferentes públicos, garantindo que cada grupo compreenda as informações e as medidas de segurança necessárias. A utilização de linguagem apropriada e a inclusão de instruções práticas facilitam a compreensão e a aplicação das recomendações.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Um ambiente de volume V = 200,0 m³ contém ar a 20,0 °C. Um aquecedor elétrico de potência P = 2,00 kW é ligado; despreze…
• Um aquecedor elétrico com potência P = 1,20×10³ W e eficiência ? = 0,85 aquece V = 50,0 L de água (? = 1000 kg·m?³, c =…
• Em uma atividade sobre o consumo de energia em uma escola, estudantes analisaram um recipiente termicamente isolado que…
• Por que um mesmo fogao parece aquecer mais rapido a agua do que o oleo? Para responder a essa duvida de voluntarios, uma…
• Deseja-se elevar 150 L de água de 20 °C a 60 °C em t = 2,0 h com um aquecedor elétrico de rendimento ? = 0,95. Use…
• DISSERTATIVA — Proponha e calcule um protótipo de sistema térmico sustentável para aquecimento noturno de uma sala de…

Todas as questões de Calor Sensível, Latente e Trocas de Calor