Uma mão exposta tem área A = 0,020 m², temperatura da pele T_skin = 35 °C e ar a T_a = 20 °C. Se o coeficiente…
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 mão exposta tem área A = 0,020 m², temperatura da pele T_skin = 35 °C e ar a T_a = 20 °C. Se o coeficiente convectivo efetivo é h = 20 W/(m²·K), calcule a potência perdida por convecção P_conv = h·A·(T_skin-T_a).
- A) P_conv = 6,0 W (perda por convecção).
- B) P_conv = 12,0 W (perda por convecção)
- C) P_conv = 2,0 W (perda por convecção)
- D) P_conv = 8,0 W (perda por convecção)
- E) P_conv = 4,0 W (perda por convecção)
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A área é A = 0,020 m², a temperatura da pele é T_skin = 35 °C, a temperatura do ar é T_a = 20 °C e o coeficiente convectivo efetivo é h = 20 W/(m²·K). Passo 2: Calcule a diferença de temperatura que impulsiona a troca de calor. ΔT = T_skin - T_a = 35 - 20 = 15 K. Passo 3: Aplique a fórmula P_conv = h·A·ΔT. Primeiro, h·A = 20 × 0,020 = 0,40 W/K. Depois, P_conv = 0,40 × 15 = 6,0 W. Passo 4: Compare com as alternativas. O valor 6,0 W corresponde à alternativa A, que é o gabarito oficial, então o gabarito está correto. Passo 5: Verifique as alternativas erradas. A alternativa B (12,0 W) dobra o resultado correto, o que indica uso de uma diferença de temperatura de 30 K. A alternativa C (2,0 W) usaria ΔT = 5 K, um erro de subtração. A alternativa D (8,0 W) usa apenas T_a = 20 K como diferença, ignorando a temperatura da pele. A alternativa E (4,0 W) corresponde a ΔT = 10 K, outro erro de cálculo da diferença de temperatura.
💡 Dica: Aplique a fórmula da potência por convecção diretamente.
Alternativa por alternativa
?T = 35-20 = 15 K; P_conv = h·A·?T = 20·0,020·15 = 6,0 W.
O aluno provavelmente calculou a diferença de temperatura como 30 K (por exemplo, somando ou subtraindo valores de forma errada) ou dobrou a área ou o coeficiente ao multiplicar.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula e calcular a potência usando valores incorretos, resultando em uma resposta errada.
O aluno errou a subtração de temperaturas e usou ΔT = 5 K, o que reduz a potência para 2,0 W.
O aluno usou a temperatura do ar (20 °C) como diferença de temperatura, ignorando que a referência é a diferença entre a pele e o ar.
O aluno calculou ΔT = 10 K por erro de subtração ou de leitura dos valores de temperatura, chegando a 4,0 W.
Raio-X da questão
potência por convecção
avaliacao
cálculo de potência · coeficiente convectivo
Revisar a fórmula da transferência de calor por convecção.
O aluno pode confundir a fórmula e calcular a potência usando valores incorretos, resultando em uma resposta errada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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