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Física3ª sérieBNCC EM13CNT102Difícil⏱ medio

Manchete fictícia: Estudo recente de um condomínio de clima frio avaliou três opções de janelas para reduzir a…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT102

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

Manchete fictícia: Estudo recente de um condomínio de clima frio avaliou três opções de janelas para reduzir a conta de aquecimento. Os pesquisadores consideraram área de 20 m2 de vidro por apartamento, diferença média de temperatura interna-externa de 15 °C durante a estação fria de 180 dias (4320 h). As janelas têm coeficientes de transmissão térmica (U) de 5,8 W/m2K (vidro simples), 2,8 W/m2K (duplo) e 1,2 W/m2K (triplo). Calcule, com base nos dados do estudo, qual opção de janela reduz mais a energia gasta no aquecimento ao longo de todo o período.

  1. A) A janela com vidro simples
  2. B) Película refletiva no vidro
  3. C) A janela com vidro triplo
  4. D) A janela com vidro duplo
  5. E) Isolamento extra nas paredes

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

  1. a energia perdida por uma janela no período é dada por Q = U x A x ΔT x t, em que U é o coeficiente de transmissão térmica (quanto menor o U, menor a perda de calor), A é a área, ΔT é a diferença de temperatura e t é o tempo. Passo 2: A (20 m2), ΔT (15 °C) e t (4320 h) são iguais para as três janelas, logo a opção com menor U é a que mais reduz a energia gasta no aquecimento. Passo 3: vidro simples, 5,8 x 20 x 15 x 4320 = 7.516.800 Wh (cerca de 7516,8 kWh); vidro duplo, 2,8 x 20 x 15 x 4320 = 3.628.800 Wh (cerca de 3628,8 kWh); vidro triplo, 1,2 x 20 x 15 x 4320 = 1.555.200 Wh (cerca de 1555,2 kWh). Passo 4: em relação ao simples, o triplo economiza cerca de 5961,6 kWh por apartamento e o duplo economiza cerca de 3888 kWh. Passo 5: portanto a alternativa correta é a C, de acordo com o gabarito oficial. Passo 6: A está errada porque o vidro simples tem o maior U e, portanto, a maior perda de energia. D está errada porque o vidro duplo é melhor que o simples, mas tem U maior que o triplo e perde mais calor. B não pode ser comparada com os dados, pois o enunciado não informa o U da película. E está errada porque o estudo trata apenas das janelas e o enunciado não traz dados sobre isolamento de paredes.

💡 Dica: Calcule a energia perdida usando a fórmula Q = U × A × ΔT × tempo para cada tipo de janela.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno provavelmente acredita que um valor maior de U significa melhor isolamento, ou ignora que U mede a perda de calor. Assim, escolhe o vidro de maior U, que na verdade deixa mais calor passar.

Por que engana: Confundir coeficiente de transmissão térmica com isolamento ou esquecer de multiplicar pelo tempo total.

B Erradaerro: Senso comum

O aluno usa a intuição do dia a dia de que a película refletiva sempre economiza energia, sem perceber que o estudo não fornece nenhum dado sobre ela e que a questão pede cálculo com os dados apresentados.

C Correta

U mais baixo gera menor perda Q=U·A·?T·t; vidro triplo (1,2 W/m2K) minimiza o consumo.

D Erradaerro: Atenção

O aluno pode supor que a opção intermediária é a melhor, ou comparar apenas duas janelas sem notar que o vidro triplo tem o menor U (1,2 W/m2K, contra 2,8 do duplo).

E Erradaerro: Interpretação

O aluno lê mal o enunciado, que trata de janelas, e acredita que a questão se refere ao isolamento térmico geral da casa, o que não foi pedido nem quantificado.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
Bloom Entender
Leitura medio
Discriminação alto
Peso pedagógico medio
Autonomia do enunciado completo
Cobertura da habilidade unica
🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao
🎯 Conceito central

transmissão térmica e energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

transmissão de calor por condução · unidade de potência e energia

📚 Reveja

coeficiente de transmissão térmica e cálculo de energia térmica

⚠️ Erro mais comum

Confundir coeficiente de transmissão térmica com isolamento ou esquecer de multiplicar pelo tempo total.

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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