Uma xícara de café expõe uma área A = 0,03 m² ao ar; o coeficiente convectivo médio é h = 15 W·m?²·K?¹. Se a…

Questão

Uma xícara de café expõe uma área A = 0,03 m² ao ar; o coeficiente convectivo médio é h = 15 W·m?²·K?¹. Se a bebida está a 80 °C e o ar ambiente a 20 °C, calcule a taxa inicial de perda de calor por convecção usando P_conv = h·A·(T_liquido - T_ar).

1. A) P = 50 W
2. B) P = 27 W
3. C) P = 10 W
4. D) P = 5 W
5. E) P = 30 W

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados do enunciado. A área exposta é A = 0,03 m², o coeficiente convectivo é h = 15 W/(m²·K), a temperatura do café é 80 °C e a do ar é 20 °C.
2. Calcule a diferença de temperatura: T_liquido - T_ar = 80 - 20 = 60 K. Note que, em diferença de temperatura, K e °C têm a mesma variação.
3. Calcule o produto h·A: 15 × 0,03 = 0,45 W/K.
4. Aplique a fórmula P_conv = h·A·(T_liquido - T_ar) = 0,45 × 60 = 27 W.
5. Compare com as alternativas. O resultado 27 W corresponde à alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
6. Por que as outras estão erradas: A (50 W) resultaria de somar as temperaturas (80 + 20 = 100) e arredondar h·A para 0,5, o que não é a diferença pedida; C (10 W) corresponderia a usar apenas 20 K como diferença de temperatura; D (5 W) exigiria um produto h·A de cerca de 0,083, que não corresponde a 15 × 0,03; E (30 W) decorre de arredondar h·A para 0,5 W/K antes de multiplicar por 60 K, o que introduz um erro grande em relação ao valor exato.

💡 Dica: Aplique a fórmula de convecção para encontrar a taxa de perda de calor.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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