Projete e descreva um experimento para determinar a condutividade térmica k de duas barras uniformes (mesmo…
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
Projete e descreva um experimento para determinar a condutividade térmica k de duas barras uniformes (mesmo comprimento L e mesma área de seção A) comparando suas taxas de transferência de calor em regime estacionário. Forneça equações necessárias e um exemplo numérico com interpretação dos resultados.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Resposta-modelo: Montar duas barras de comprimento L = 0,50 m e área A = 1,0×10?4 m²; aquecer uma extremidade a 100 °C (373 K) e manter a outra a 20 °C (293 K) até regime estacionário. Medir a potência elétrica P fornecida ao aquecedor em equilíbrio para cada barra. Usar a lei de Fourier em regime: P = k·A·(T_hot-T_cold)/L ? k = P·L/(A·?T), com ?T = 80 K e L em m, A em m², P em W. Exemplo numérico: se P_medida_barra1 = 3,30 W ? k1 = 3,30·0,50/(1,0×10?4·80) = 205 W·m?¹·K?¹; se P_medida_barra2 = 0,26 W ? k2 = 0,26·0,50/(1,0×10?4·80) = 16,25 W·m?¹·K?¹. Interpretação: a barra 1 apresenta condutividade maior (conduz calor mais eficientemente). Discutir incertezas: considerar perdas por radiação e convecção, medir gradientes de temperatura ao longo da barra para verificar linearidade e corrigir perdas laterais; informar erro instrumental e repetir medidas para média.
Explicação
O experimento proposto utiliza a lei de Fourier para medir a condutividade térmica de duas barras, permitindo a comparação direta de suas capacidades de transferência de calor. A escolha de um regime estacionário e a medição da potência elétrica garantem que os resultados sejam precisos e representativos. A discussão sobre incertezas e correções para perdas térmicas reforça a validade dos dados obtidos, assegurando que a análise seja robusta e confiável.
Raio-X da questão
condutividade térmica
avaliacao
transferência de calor · regime estacionário
Revisar conceitos de transferência de calor e condutividade térmica.
O aluno pode descrever um experimento que não considera as condições de regime estacionário, levando a resultados imprecisos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Descreva um procedimento experimental, com equações e medidas necessárias, para determinar e comunicar ao público os…
- Proponha um procedimento experimental para comparar a condutividade térmica de duas barras sólidas de mesma geometria…
- Descreva um procedimento experimental para determinar a condutividade térmica k de uma barra metálica por condução…
- Proponha um procedimento experimental completo para determinar a condutividade térmica k de uma barra metálica usando…
- (Dissertativa) Projete um procedimento experimental para determinar a condutividade térmica k de uma barra cilíndrica…
- Descreva um procedimento experimental, com esquema, equações e exemplo de tabela de dados, para determinar a…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog