Para minimizar perda de calor em trilhas frias, um casaco tem área efetiva A = 0,50 m², espessura d = 0,020 m…
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
Para minimizar perda de calor em trilhas frias, um casaco tem área efetiva A = 0,50 m², espessura d = 0,020 m e condutividade térmica k = 0,040 W·m?¹·K?¹. Se a diferença de temperatura entre corpo e ambiente é ?T = 20 K, calcule a taxa de perda de calor por condução Q? através do casaco usando Q? = k·A·?T/d (em W).
- A) Q? = 40 W
- B) Q? = 5 W
- C) Q? = 100 W
- D) Q? = kA?T/d = 20 W
- E) Q? = 10 W
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: k = 0,040 W/(m·K), A = 0,50 m², d = 0,020 m e ΔT = 20 K. A fórmula é Q = k·A·ΔT/d. Passo 2: Calcule o numerador: k·A = 0,040 × 0,50 = 0,020; depois 0,020 × 20 = 0,40. Passo 3: Divida pela espessura: 0,40 / 0,020 = 20. Logo Q = 20 W. Passo 4: Confira unidades: W/(m·K) × m² × K / m = W, então a unidade está correta. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 40 W é o resultado de esquecer de multiplicar pela área A. B) 5 W é o resultado de inverter d e k na fórmula. C) 100 W decorre de um erro na divisão pela espessura, como usar um valor de d diferente de 0,020 m. E) 10 W resulta de dividir por k em vez de dividir por d.
💡 Dica: Aplique a fórmula de condução de calor diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou 0,040 × 20 / 0,020 = 40 e esqueceu o fator área A = 0,50 m² na multiplicação.
Por que engana: Confundir a aplicação da fórmula e calcular a taxa de perda de calor incorretamente, resultando em um valor que não considera a espessura do material.
O aluno inverteu a posição de d e k na fórmula, calculando A·ΔT·d/k = 0,50 × 20 × 0,020 / 0,040 = 5, em vez de k·A·ΔT/d.
O aluno errou o cálculo da divisão pela espessura, por exemplo dividindo 0,40 por 0,004 em vez de 0,020, o que dá 100 W.
Substituindo: Q? = 0,040·0,50·20/0,020 = 0,02·20/0,02 = 20 W. Resultado em watts (W).
O aluno dividiu o produto k·A·ΔT pela condutividade k, em vez de dividir pela espessura d, obtendo 0,40 / 0,040 = 10.
Raio-X da questão
perda de calor por condução
avaliacao
fórmula de condução de calor · unidades de medida de potência
Revisar a fórmula de condução de calor e suas variáveis.
Confundir a aplicação da fórmula e calcular a taxa de perda de calor incorretamente, resultando em um valor que não considera a espessura do material.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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