Um caminhante parado em repouso perde calor por condução através de uma jaqueta com condutividade térmica k =…
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
Um caminhante parado em repouso perde calor por condução através de uma jaqueta com condutividade térmica k = 0,040 W/(m·K), área exposta A = 0,80 m² e espessura d = 5,0 mm. Temperatura do corpo T_in = 35 °C e ambiente T_out = -5 °C. Calcule a taxa de perda de calor Q? (em W) por condução: Q? = k·A·(T_in - T_out)/d.
- A) Q? = 10 W
- B) Q? = 50 W
- C) Q? = 15 W
- D) Q? = 2,56×10² W
- E) Q? = 500 W
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: k = 0,040 W/(m·K), A = 0,80 m², d = 5,0 mm, T_in = 35 °C e T_out = -5 °C. Passo 2: Converta a espessura para metros, pois as unidades do SI são necessárias: d = 5,0 mm = 0,0050 m. Passo 3: Calcule a diferença de temperatura: T_in - T_out = 35 - (-5) = 40 K (uma variação de 40 graus Celsius equivale a 40 K). Passo 4: Substitua na fórmula Q = k·A·(T_in - T_out)/d = 0,040 · 0,80 · 40 / 0,0050. Passo 5: Calcule o numerador: 0,040 · 0,80 = 0,032; 0,032 · 40 = 1,28. Passo 6: Divida por d: 1,28 / 0,0050 = 256 W, ou seja, 2,56×10^2 W. Passo 7: Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque o valor 10 W não resulta de nenhuma etapa correta do cálculo. A alternativa B está errada porque 50 W não corresponde à aplicação correta da fórmula com os dados do enunciado. A alternativa C está errada porque 15 W é muito abaixo do valor obtido ao manter a espessura em metros. A alternativa E está errada porque 500 W é quase o dobro do valor correto, indicando um erro na conversão ou na divisão.
💡 Dica: Aplique a fórmula de condução térmica para encontrar Q.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a conversão de unidades ou a ordem das operações, obtendo um valor próximo de 10 W sem aplicar corretamente a espessura em metros.
O aluno provavelmente aplicou a fórmula com erro de unidade ou de grandeza na espessura, chegando a 50 W sem perceber a inconsistência de escala.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula e aplicar incorretamente os valores, resultando em um cálculo errôneo da taxa de perda de calor.
O aluno provavelmente usou uma diferença de temperatura incorreta ou tratou a espessura sem a conversão adequada, obtendo um valor baixo de 15 W.
?T = 40 K; Q? = 0,04·0,80·40 / 0,005 = 1,28 / 0,005 = 256 W.
O aluno provavelmente errou a conversão de milímetros para metros ou deslocou a vírgula na divisão pela espessura, o que levou a um valor de 500 W.
Raio-X da questão
perda de calor por condução
avaliacao
condução de calor · cálculo de potência térmica
Revisar a fórmula de condução térmica e suas variáveis.
O aluno pode confundir a fórmula e aplicar incorretamente os valores, resultando em um cálculo errôneo da taxa de perda de calor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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