Projete um protótipo passivo e sustentável para regular a temperatura de uma sala de aula. Descreva: materiais…
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
Projete um protótipo passivo e sustentável para regular a temperatura de uma sala de aula. Descreva: materiais escolhidos, método para estimar perdas/ganhos térmicos e como considerar a dilatação térmica nas junções; explique também que ferramentas digitais usaria para simular e validar o projeto.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Proposta modelo: 1) Materiais e estratégia: isolamento com painel de fibra de madeira (k ˜ 0,04 W·m?1·K?1) e massa térmica interna (paredes com concreto leve) para reduzir variações; revestimento externo reflexivo para reduzir ganho solar; sombreamento vegetal e ventilação cruzada para renovação do ar. 2) Estimativas térmicas: usar condução para capítulos de parede Q_cond = k·A·?T / d. Exemplo: A = 10 m², k = 0,04 W·m?1·K?1, d = 0,10 m, ?T = 10 K ? Q_cond = 0,04·10·10/0,10 = 40 W (por painel). Para ganhos solares, estimar irradiância e fator de transmissão. 3) Dilatação nas junções: aplicar ?L = a·L·?T para prever folgas; escolher juntas elásticas onde materiais com a diferentes se encontram (ex.: a_concreto ˜ 1·10?5 /°C, a_madeira ˜ 3·10?6 /°C). 4) Ferramentas digitais: planilha para cálculos básicos, software de simulação térmica (modelagem transiente), sensores digitais (termopares, datalogger) para validação e ajuste. 5) Sustentabilidade e manutenção: priorizar materiais locais de baixo impacto, avaliar ciclo de vida e incluir monitoramento para otimizar comportamento térmico ao longo do ano.
Explicação
A proposta apresenta uma abordagem integrada que considera tanto os materiais utilizados quanto as estratégias de controle térmico, garantindo eficiência energética. A aplicação de fórmulas para estimativas térmicas e a consideração da dilatação térmica nas junções demonstram um entendimento técnico profundo do comportamento dos materiais. Além disso, a inclusão de ferramentas digitais para simulação e validação reforça a viabilidade do projeto, assegurando que as soluções propostas sejam testadas e ajustadas conforme necessário.
Raio-X da questão
regulação térmica sustentável
avaliacao
regulação térmica · dilatação térmica
Revisar conceitos de transferência de calor e dilatação térmica.
O aluno pode falhar ao não considerar a dilatação térmica nas junções, o que pode comprometer a eficácia do protótipo.
ciencia_tecnologia
criatividade
cientifico
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