Uma parede homogênea de área A = 2,00 m² e espessura L = 0,100 m tem condutividade térmica k = 0,80 W/(m·K). 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 homogênea de área A = 2,00 m² e espessura L = 0,100 m tem condutividade térmica k = 0,80 W/(m·K). A diferença de temperatura entre os lados é ?T = 20 K. Usando a lei de Fourier para regime estacionário P = k·A·?T / L, calcule a potência térmica P (em W) que atravessa a parede.
- A) P = 1,5 W
- B) P = 3,20×10^2 W (320 W).
- C) P = 50 W
- D) P = 600 W
- E) P = 160 W
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: A = 2,00 m², L = 0,100 m, k = 0,80 W/(m·K) e ΔT = 20 K. Passo 2: Aplique a lei de Fourier para regime estacionário, P = k·A·ΔT / L. Passo 3: Calcule o numerador: k·A = 0,80 × 2,00 = 1,60; depois 1,60 × 20 = 32. Passo 4: Divida pela espessura: 32 / 0,100 = 320. Passo 5: Logo P = 320 W, que corresponde à alternativa B, igual ao gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A (1,5 W) é um valor muito pequeno, incompatível com a multiplicação por k, A e ΔT seguida da divisão por L; C (50 W) corresponde a dividir por k em vez de multiplicar; D (600 W) não resulta da fórmula com os dados fornecidos; E (160 W) corresponde a k·ΔT/L, esquecendo o fator área A.
💡 Dica: Aplique a lei de Fourier para calcular a potência térmica.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou a sequência de operações ou a posição das grandezas na fórmula, obtendo um valor muito baixo para uma parede de 2 m² com diferença de 20 K. Também pode ter tratado a espessura como fator multiplicativo de forma inconsistente.
P = k·A·?T / L = 0,80·2,00·20 / 0,100 = 32 / 0,100 = 320 W.
Provavelmente inverteu o papel da condutividade térmica, dividindo por k em vez de multiplicar: 2,00 × 20 / 0,80 = 50. Confunde condutividade (que favorece a passagem de calor) com resistência térmica (que dificulta).
Provavelmente cometeu um erro aritmético na montagem da conta, como multiplicar valores de forma incorreta ou tratar a divisão pela espessura de modo errado, chegando a 600 W. Não há uma leitura física que justifique esse resultado com os dados do enunciado.
Por que engana: Confundir a aplicação da lei de Fourier, utilizando valores incorretos para a área ou a diferença de temperatura.
Esqueceu de incluir a área A na fórmula, calculando apenas k·ΔT/L = 0,80 × 20 / 0,100 = 160. Acredita que o fluxo de calor não depende da área da parede.
Raio-X da questão
lei de Fourier
avaliacao
lei de Fourier · potência térmica
Revisar a lei de Fourier e suas aplicações em condução de calor.
Confundir a aplicação da lei de Fourier, utilizando valores incorretos para a área ou a diferença de temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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