Proponha e descreva um experimento para medir a condutividade térmica k de uma placa usando um resistor que…
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
Proponha e descreva um experimento para medir a condutividade térmica k de uma placa usando um resistor que fornece P = 50,0 W; placa A = 0,020 m², L = 0,010 m. Em regime estacionário meça T1 = 80 °C e T2 = 30 °C. Mostre como calcular k e estime seu valor.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Procedimento: isolar laterais da placa, colocar resistor de potência P em contato com face quente; medir T1 e T2 após regime estacionário. Equação: P = k·A·(T1-T2)/L ? k = P·L/(A·?T). Com P=50,0 W, L=0,010 m, A=0,020 m², ?T=50 K: k = 50,0·0,010/(0,020·50) = 0,5 W·m^-1·K^-1. Incluir: estimativa de incertezas, verificação de regime estacionário (temperaturas estáveis), minimizar perdas laterais por isolamento e considerar contato térmico entre resistor e placa.
Explicação
O experimento proposto utiliza a relação entre potência, área, diferença de temperatura e espessura para calcular a condutividade térmica, garantindo que as condições de regime estacionário sejam atendidas. A inclusão de medidas de incerteza e controle de perdas térmicas é essencial para aumentar a precisão dos resultados. O cálculo final fornece um valor estimado para a condutividade térmica da placa, que é fundamental para entender suas propriedades térmicas.
Raio-X da questão
condutividade térmica
avaliacao
regime estacionário · lei de Fourier
Revisar a fórmula da condutividade térmica e como realizar medições experimentais.
O aluno pode confundir a relação entre potência, área e diferença de temperatura, resultando em um cálculo incorreto da condutividade térmica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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