Uma parede homogênea tem área A = 3,0 m², espessura L = 0,20 m e condutividade térmica k = 0,70 W/(m·K). Se a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma parede homogênea tem área A = 3,0 m², espessura L = 0,20 m e condutividade térmica k = 0,70 W/(m·K). Se a diferença de temperatura entre os lados é ?T = 15 K, determine a taxa de transferência de calor contínua (Q?) por condução.
- A) Q? = 0,5 W
- B) Q? = 500 W
- C) Q? = 45 W
- D) Q? = 157,5 W
- E) Q? = 105 W
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identificar a lei de Fourier para condução em regime estacionário: Q = k * A * ΔT / L, em que k é a condutividade térmica, A é a área, ΔT é a diferença de temperatura e L é a espessura. Passo 2: Substituir os dados do enunciado: k = 0,70 W/(m·K), A = 3,0 m², ΔT = 15 K e L = 0,20 m. Passo 3: Calcular o numerador: 0,70 * 3,0 = 2,1; 2,1 * 15 = 31,5. Passo 4: Dividir pela espessura: 31,5 / 0,20 = 157,5. Logo, Q = 157,5 W, que é a alternativa D, igual ao gabarito oficial. Passo 5: Verificar as demais alternativas. A alternativa A (0,5 W) é muito pequena para o produto dos dados e não corresponde a nenhuma operação correta com eles. A alternativa B (500 W) está errada porque o resultado correto é 157,5 W, e um valor cinco vezes maior não sai dessa fórmula com esses dados. A alternativa C (45 W) resulta apenas de 3,0 * 15, deixando de lado k e L. A alternativa E (105 W) não sai da divisão correta: 31,5 dividido por 0,20 dá 157,5, não 105.
💡 Dica: Use a fórmula de condução de calor para calcular Q.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a sequência de operações ou a ordem de grandeza ao aplicar a fórmula, obtendo um valor muito baixo para o fluxo de calor.
O aluno provavelmente se confundiu com a ordem de grandeza ou com as unidades dos dados, ao usar a espessura ou a área de forma incorreta, o que inflou o resultado.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da condução de calor, aplicando incorretamente os valores de área ou espessura.
O aluno provavelmente calculou apenas o produto da área pela diferença de temperatura (3,0 * 15 = 45), esquecendo a condutividade térmica k e a espessura L da fórmula.
Pela lei de Fourier Q? = k·A·?T/L. Substituindo: Q? = 0,70·3,0·15/0,20 = 157,5 W.
O aluno provavelmente cometeu um erro aritmético na divisão, por exemplo dividindo 31,5 por 0,30 em vez de por 0,20, ou fez alguma operação equivalente incorreta com a espessura.
Raio-X da questão
transferência de calor por condução
avaliacao
lei de Fourier para condução · cálculo de potência térmica
Revisar a lei de Fourier para condução de calor.
O aluno pode confundir a fórmula da condução de calor, aplicando incorretamente os valores de área ou espessura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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