Em um experimento sobre segurança no uso de fornos domésticos, dois cabos de mesmo comprimento e mesma área de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento sobre segurança no uso de fornos domésticos, dois cabos de mesmo comprimento e mesma área de seção transversal foram acoplados a uma bandeja aquecida. Um cabo era de aço inoxidável, cuja condutividade térmica é 16 W/(m·K), e o outro era de madeira, cuja condutividade térmica é 0,17 W/(m·K). Em ambos os testes, a bandeja estava a 250 °C, a mão da pessoa a 30 °C, a área de contato entre a mão e o cabo era de 4 cm² e o tempo de contato era de 5 s. Essas condições foram mantidas iguais para os dois materiais. Considerando os dados do experimento, qual propriedade explica principalmente por que o cabo de madeira reduz o risco de queimaduras em comparação com o cabo de aço inoxidável?
- A) a menor área de contato entre a mão e o cabo
- B) a menor diferença de temperatura entre o cabo e a mão
- C) a menor temperatura inicial do cabo de madeira
- D) a menor duração do contato entre a mão e o cabo
- E) a menor condutividade térmica da madeira
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Os dois cabos têm o mesmo comprimento, a mesma área de seção transversal, a mesma área de contato com a mão (4 cm²), o mesmo tempo de contato (5 s), a mesma temperatura da bandeja (250 °C) e a mesma temperatura da mão (30 °C). Logo, o único fator que muda entre os testes é o material do cabo. Passo 2: A condução de calor em um cabo segue a lei de Fourier: a taxa de transferência de calor é proporcional à condutividade térmica k, à área A e à diferença de temperatura, e inversamente proporcional ao comprimento L (Q/t = k·A·ΔT/L). Como A, ΔT inicial e L são iguais nos dois casos, a grandeza que determina a diferença no fluxo de calor é k. Passo 3: A condutividade térmica do aço inoxidável é 16 W/(m·K) e a da madeira é 0,17 W/(m·K). Essa razão é de aproximadamente 94 vezes. Assim, a madeira conduz muito menos calor para a mão, a energia transferida é bem menor e o risco de queimadura diminui. Passo 4: Por que as outras alternativas estão erradas: A) a área de contato é a mesma (4 cm²) nos dois testes, então não explica a diferença. B) a diferença de temperatura entre cabo e mão é uma consequência do menor fluxo de calor, não a causa, e as condições iniciais são idênticas. C) os dois cabos começam em contato com a bandeja a 250 °C, então a temperatura inicial não é menor para a madeira. D) o tempo de contato é de 5 s nos dois testes, portanto não varia. Conclusão: a propriedade que explica principalmente a menor queimadura é a menor condutividade térmica da madeira, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Compare a condutividade térmica dos materiais para entender a transferência de calor.
Alternativa por alternativa
Supõe que a mão toca uma área menor no cabo de madeira, o que reduziria o calor recebido. Essa área foi mantida igual (4 cm²) nos dois testes.
Confunde causa e efeito: acha que a diferença de temperatura menor é o fator principal, quando ela é resultado do fluxo de calor reduzido pela baixa condutividade da madeira.
Por que engana: Confundir condutividade térmica com condutividade elétrica ou calor específico, levando a escolha de alternativas incorretas.
Imagina que o cabo de madeira começa mais frio, ignorando que ambos os cabos estão acoplados à bandeja a 250 °C e partem da mesma temperatura.
Acredita que um contato mais curto reduziria a queimadura, mas o tempo de contato de 5 s foi o mesmo para os dois materiais.
A condutividade térmica indica a facilidade com que um material transmite energia térmica. Como a madeira possui condutividade térmica muito menor que a do aço inoxidável, ela conduz menos energia da bandeja aquecida até a mão no mesmo intervalo de tempo e sob as mesmas condições de contato e temperatura. Assim, o cabo de madeira reduz o aquecimento da região segurada e, consequentemente, o risco de queimaduras.
Raio-X da questão
condutividade térmica materiais
diagnostico
transferência de calor · propriedades dos materiais
Estude condutividade térmica e transferência de calor em sólidos.
Confundir condutividade térmica com condutividade elétrica ou calor específico, levando a escolha de alternativas incorretas.
pensamento_critico
cotidiano
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