Uma parede plana de área A = 4,00 m² e espessura L = 0,10 m tem condutividade térmica k = 0,04 W·m^-1·K^-1. A…
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 parede plana de área A = 4,00 m² e espessura L = 0,10 m tem condutividade térmica k = 0,04 W·m^-1·K^-1. A face interna está a Ti = 40 °C e a externa a Ta = 5 °C. Calcule a taxa de perda de calor Q? por condução usando Q? = k·A·(Ti-Ta)/L (Q? em W).
- A) Q? = 100 W
- B) Q? = 40 W
- C) Q? = 20 W
- D) Q? = 56 W
- E) Q? = 80 W
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: k = 0,04 W/(m·K), A = 4,00 m², L = 0,10 m, Ti = 40 °C e Ta = 5 °C. Passo 2: Calcule a diferença de temperatura: Ti - Ta = 40 - 5 = 35 K (a diferença em kelvin é igual à diferença em graus Celsius). Passo 3: Aplique a lei de Fourier para condução em parede plana: Q = k·A·(Ti - Ta)/L. Passo 4: Substitua os valores: Q = 0,04 × 4,00 × 35 / 0,10. Primeiro, 0,04 × 4,00 = 0,16; depois, 0,16 × 35 = 5,6; por fim, 5,6 / 0,10 = 56. Logo, Q = 56 W. Passo 5: Compare com o gabarito oficial, que é D, o que coincide com o resultado obtido. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A (100 W) não resulta da fórmula com os dados do enunciado; B (40 W) corresponde a um valor que não sai do cálculo correto, pois a diferença de temperatura é 35 K e não 40 K; C (20 W) também não corresponde ao produto e divisão corretos; E (80 W) exigiria uma diferença de temperatura ou área diferentes das dadas. Conclusão: a alternativa correta é a D, Q = 56 W.
💡 Dica: Aplique a fórmula de condução de calor diretamente.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou no cálculo do produto ou da divisão, chegando a um valor próximo de 100 W sem usar corretamente a diferença de 35 K.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula e aplicar incorretamente os valores, resultando em um cálculo errado da taxa de perda de calor.
Possivelmente usou a temperatura interna de 40 °C como se fosse a diferença de temperatura, em vez de calcular Ti - Ta = 35 K.
Provavelmente errou ao multiplicar ou dividir pelos valores de área ou espessura, obtendo um resultado muito baixo em relação ao correto.
Aplicando Q? = k·A·(Ti-Ta)/L: Q? = 0,04·4,00·(40-5)/0,10 = 56 W.
Provavelmente fez uma subtração incorreta das temperaturas ou trocou algum valor numérico (como área ou espessura) ao aplicar a fórmula.
Raio-X da questão
condução de calor
avaliacao
condução de calor · cálculo de potência térmica
Revisar a fórmula de condução de calor e suas variáveis.
O aluno pode confundir a fórmula e aplicar incorretamente os valores, resultando em um cálculo errado da taxa de perda de calor.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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