No centro comunitario de um conjunto habitacional, uma cozinha coletiva usa um reservatorio de 200 L para…
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
No centro comunitario de um conjunto habitacional, uma cozinha coletiva usa um reservatorio de 200 L para guardar agua aquecida por resistencia eletrica. Em um teste simples, a agua saiu de 60 graus Celsius no fim da tarde e, apos 8 h, ficou em 52 graus Celsius, sem nenhum revestimento externo. A equipe tecnica quer reduzir o gasto de energia no dia seguinte, sem trocar a resistencia nem aumentar o volume do tanque. Foram estudadas duas intervencoes: cobrir o reservatorio com uma manta termica de 2 cm de espessura, de baixa condutividade, ou pintar a superficie externa com tinta preta fosca. Considere que a agua tem massa de 200 kg, calor especifico de 4200 J/(kg.grau Celsius), e que a principal perda de calor ocorre para o ambiente. Analise o texto e identifique a intervencao que mais reduz a perda de calor do reservatorio, favorecendo menor consumo de energia no aquecimento seguinte.
- A) aumentar o volume de agua armazenada no tanque
- B) instalar a manta termica ao redor do reservatorio
- C) substituir a resistencia eletrica por uma de maior potencia
- D) deixar o reservatorio sem cobertura para ventilar melhor
- E) pintar a superficie externa com tinta preta fosca
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- O enunciado pede a intervenção que mais reduz a perda de calor do reservatório, para que o aquecimento seguinte gaste menos energia. A perda ocorre principalmente para o ambiente, através da superfície externa do tanque. Passo 2: Uma manta térmica de baixa condutividade, com 2 cm de espessura, envolvendo o reservatório, cria uma barreira que dificulta a passagem de calor por condução e reduz as trocas com o ar. Por isso, ela diminui a taxa de perda de calor da água. Passo 3: Os dados de massa (200 kg), calor específico (4200 J/(kg.grau Celsius)) e queda de temperatura (de 60 para 52 graus Celsius em 8 h) servem para mostrar quanta energia foi perdida. Quanto menor a perda, menos a resistência precisa trabalhar para repor esse calor. Passo 4: A alternativa A está errada, pois aumentar o volume é proibido pelo enunciado e, além disso, não reduz a perda por unidade de água. A alternativa C está errada, porque uma resistência de maior potência aquece mais rápido, mas não diminui a perda de calor e tende a gastar mais energia. A alternativa D está errada, pois deixar o tanque sem cobertura apenas favorece a troca de calor com o ambiente. A alternativa E está errada, porque a tinta preta fosca não isola termicamente; uma superfície escura tende a absorver e irradiar calor com mais facilidade. Passo 5: Conclusão: a intervenção que mais reduz a perda de calor e o consumo de energia é a manta térmica, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule a perda de calor e compare os efeitos da manta térmica e da tinta preta.
Alternativa por alternativa
O aluno acha que mais água no tanque conserva melhor o calor, como se a massa maior resolvesse a perda. Ele ignora que a perda depende da área externa e do isolamento, e que o volume não pode ser alterado.
Correto. A manta de baixa condutividade diminui a troca de calor com o ambiente, reduzindo a queda de temperatura e o gasto energetico posterior.
O aluno confunde potência de aquecimento com isolamento térmico, achando que aquecer mais rápido reduz o gasto. Na prática, a resistência mais potente não diminui a perda de calor para o ambiente.
O aluno usa a intuição do dia a dia de que ventilar ajuda a manter algo frio ou a evitar acúmulo de calor, aplicando isso indevidamente. Como o objetivo é manter a água quente, deixar o tanque exposto apenas aumenta a perda de calor.
O aluno acredita que a cor escura, por ser fosca, cria uma proteção térmica. Ele confunde absorção e emissão de radiação com isolamento, e uma tinta sem camada isolante não impede a troca de calor com o ambiente.
Por que engana: Confundir efeito da pintura preta com isolamento térmico, ou não considerar o volume fixo do tanque.
Raio-X da questão
perda de calor e isolamento térmico
avaliacao
calor específico da água · transferência de calor por condução
estude condução térmica e isolamento térmico
Confundir efeito da pintura preta com isolamento térmico, ou não considerar o volume fixo do tanque.
pensamento_critico
cotidiano
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