Uma laje de concreto tem massa m=20 kg, capacidade térmica c=880 J/(kg·K) e área A=2,0 m². Recebe fluxo solar…

Questão

Uma laje de concreto tem massa m=20 kg, capacidade térmica c=880 J/(kg·K) e área A=2,0 m². Recebe fluxo solar S=600 W/m² com absorvidade a=0,60. Despreze perdas. Calcule a taxa inicial de aquecimento dT/dt em K/s.

1. A) A taxa de aquecimento é permanente, não variável ao longo do tempo.
2. B) dT/dt = P/(m·c) equivale a 0,01 K/s quando a massa é elevada.
3. C) dT/dt ˜ 0,075 K/s; potência absorvida é menor.
4. D) dT/dt ˜ 0,041 K/s (˜2,45 K/min).
5. E) A laje não aquece, pois concreto não pode absorver calor.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identifique a potência absorvida pela laje. Como a absorvidade é a = 0,60, a potência absorvida é P = a x S x A = 0,60 x 600 W/m² x 2,0 m² = 720 W. Passo 2: Como não há perdas, toda essa potência vai para o aquecimento da laje, e a equação da energia fica P = m x c x dT/dt. Passo 3: Isole a taxa de aquecimento: dT/dt = P/(m x c) = 720 / (20 x 880) = 720 / 17600 = 0,0409 K/s, ou aproximadamente 0,041 K/s. Passo 4: Para conferir a unidade pedida em K/min, multiplique por 60: 0,0409 x 60 = 2,45 K/min, que bate com o valor indicado na alternativa D. Passo 5: Conclusão: a alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque a pergunta pede a taxa inicial, um valor numérico, e não a natureza da taxa ao longo do tempo. A alternativa B está errada porque o valor 0,01 K/s não resulta de P/(m x c) com os dados da questão. A alternativa C está errada porque afirma que a potência é menor, mas usa uma taxa maior do que a obtida, e 0,075 K/s não corresponde ao cálculo correto. A alternativa E está errada porque corpos de concreto absorvem calor normalmente, e a absorção de radiação solar é justamente o fenômeno descrito no enunciado.

💡 Dica: Utilize a fórmula da taxa de aquecimento para resolver a questão.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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