Dados ilustrativos: Em comunidades do semiárido nordestino, residências de alvenaria com laje exposta sofrem…
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
Dados ilustrativos: Em comunidades do semiárido nordestino, residências de alvenaria com laje exposta sofrem elevação interna de até 8 °C durante o dia, aumentando o consumo de energia elétrica com ventiladores. Para mitigar o ganho de calor solar, foram propostas cinco intervenções no teto de área 100 m^2, todas sujeitas a temperatura externa de 45 °C e interna inicial de 30 °C. Analise o texto-base e identifique qual intervenção reduz mais a entrada de calor por condução no teto durante o dia.
- A) Instalar camada de poliuretano de 0,10 m (k=0,04 W/mK) sobre a laje
- B) Plantar cobertura verde de 0,20 m sobre a laje (k=0,50 W/mK)
- C) Instalar camada de fibra de vidro de 0,05 m (k=0,08 W/mK) sob a laje
- D) Isolar com painel de EPS de 0,05 m (k=0,03 W/mK) sob laje
- E) Criar espaço de ar ventilado de 0,05 m entre laje e forro (k eq=0,025 W/mK)
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Na condução em regime permanente, o fluxo de calor é q = A * ΔT / R, em que R = L / k é a resistência térmica da camada, com L a espessura e k a condutividade. Quanto maior R, menor a entrada de calor por condução. Passo 2: A diferença de temperatura é igual para todas as opções (45 - 30 = 15 °C) e a área é 100 m^2, então basta comparar as resistências R. Passo 3: Cálculo de R: A = 0,10/0,04 = 2,5; B = 0,20/0,50 = 0,4; C = 0,05/0,08 = 0,625; D = 0,05/0,03 = 1,67; E = 0,05/0,025 = 2,0. Passo 4: Fluxos de calor: A = 100 * 15 / 2,5 = 600 W; B = 100 * 15 / 0,4 = 3750 W; C = 2400 W; D = 900 W; E = 750 W. Passo 5: A alternativa A é a correta, pois tem a maior resistência térmica e, portanto, o menor fluxo de calor por condução. Por que as outras estão erradas: B tem condutividade alta e camada espessa que não compensa, conduzindo muito mais calor; C tem espessura pequena, o que resulta em resistência menor que a de A; D tem k baixo, mas a camada é fina, então sua resistência fica abaixo da de A; E tem resistência equivalente de 2,0, inferior à de A. Passo 6: O gabarito oficial (A) está correto e coincide com a resolução feita de forma independente.
💡 Dica: Compare a resistência térmica de cada camada, usando espessura dividida pela condutividade térmica.
Alternativa por alternativa
A resistência térmica de uma camada é dada pela espessura dividida pela condutividade térmica. A camada de poliuretano tem resistência térmica de 2,5 m²K/W, maior que a das demais intervenções descritas, e por isso reduz mais a condução de calor para o interior.
Acredita que a camada de maior espessura e a vegetação funcionam como barreira térmica, ignorando que a condutividade de 0,50 W/mK é alta e facilita a passagem do calor.
Provavelmente multiplica a espessura pela condutividade em vez de dividir (L*k), ou compara apenas a espessura, o que leva a uma conclusão incorreta sobre a resistência térmica.
Considera que a menor condutividade de todas (0,03 W/mK) basta para garantir o melhor isolamento, sem levar em conta que a camada de 0,05 m é mais fina que a de A.
Associa o espaço de ar ventilado a um isolante eficiente, sem perceber que a ventilação remove calor principalmente por convecção e que a pergunta pede a redução da condução.
Por que engana: Escolher o material apenas pelo menor valor de condutividade, sem considerar a espessura da camada, que também determina a resistência térmica à condução.
Raio-X da questão
Condução de calor em isolantes
avaliacao
Condutividade térmica dos materiais · Resistência térmica por condução
Revise a relação entre resistência térmica, espessura e condutividade dos materiais.
Escolher o material apenas pelo menor valor de condutividade, sem considerar a espessura da camada, que também determina a resistência térmica à condução.
educacao_ambiental
tomada_decisao
cotidiano
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