Em levantamento recente sobre o efeito ilha de calor em grandes cidades brasileiras, pesquisadores mensuraram…
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
Em levantamento recente sobre o efeito ilha de calor em grandes cidades brasileiras, pesquisadores mensuraram a transferência de calor por condução em três tipos de revestimento de cobertura. Foram considerados: chapas metálicas de alumínio (k = 205 W/m·K, L = 0,001 m); telhas de cerâmica (k = 1,5 W/m·K, L = 0,02 m); e cobertura verde composta por solo e vegetação (k = 0,25 W/m·K, L = 0,10 m). Em todas as medições, adotou-se área de 6 m2 e diferença de temperatura de 25 K entre o interior e o exterior do edifício. Para quantificar o fluxo de calor, utilizou-se a lei de Fourier Q = k·A·?T/L. Considere o texto-base e a lei de condução de calor apresentada. Identifique qual revestimento avaliado apresenta menor fluxo de calor nas condições descritas.
- A) A cobertura de solo e vegetação
- B) Chapas metálicas de alumínio
- C) Fluxo de 37,5 W para a cobertura de solo e vegetação
- D) Fluxo de 3 750 000 W para a cobertura de solo e vegetação
- E) Telhas de cerâmica
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Aplicamos Q = k x A x ΔT / L, com A = 6 m2 e ΔT = 25 K. Assim, k x A x ΔT = k x 150 para cada revestimento, e depois dividimos pela espessura L. Passo 2: Chapas de alumínio: 205 x 150 = 30 750; dividindo por L = 0,001 m, Q = 30 750 000 W. Passo 3: Telhas de cerâmica: 1,5 x 150 = 225; dividindo por L = 0,02 m, Q = 11 250 W. Passo 4: Cobertura verde: 0,25 x 150 = 37,5; dividindo por L = 0,10 m, Q = 375 W. Passo 5: Comparando os três valores, o menor fluxo é o da cobertura de solo e vegetação, com 375 W. Portanto a alternativa A está correta, coincidindo com o gabarito oficial. Passo 6: A alternativa B está errada porque o alumínio apresenta o maior fluxo, já que sua altíssima condutividade supera o efeito da pequena espessura. Passo 7: A alternativa C está errada porque 37,5 W é o valor de k x A x ΔT sem a divisão por L; o fluxo correto da cobertura verde é 375 W. Passo 8: A alternativa D está errada porque 3 750 000 W não corresponde a nenhum cálculo correto da lei de Fourier para esse material; o valor correto é 375 W. Passo 9: A alternativa E está errada porque a telha de cerâmica tem fluxo de 11 250 W, bem maior que o da cobertura verde.
💡 Dica: Compare os valores de k/L para cada revestimento, pois a área e a diferença de temperatura são iguais.
Alternativa por alternativa
Pela lei de Fourier, o fluxo é proporcional à condutividade térmica e à diferença de temperatura, e inversamente proporcional à espessura. Para a cobertura de solo e vegetação, o cálculo resulta em 3750 W, valor inferior aos fluxos das chapas de alumínio e das telhas de cerâmica.
Acredita que a chapa de alumínio, por ser muito fina (0,001 m), deixa passar menos calor, ignorando que a condutividade térmica de 205 W/m K é muito alta e multiplica o fluxo.
Identifica corretamente a cobertura verde como a de menor fluxo, mas calcula apenas k x A x ΔT (37,5) e esquece de dividir pela espessura L = 0,10 m, obtendo 37,5 W em vez de 375 W.
Erra o valor numérico do fluxo da cobertura verde por um erro de escala ao dividir por L, chegando a 3 750 000 W, o que inverteria a conclusão sobre a ordem de grandeza dos fluxos.
Supõe que a telha de cerâmica, por ser o revestimento tradicional de casas, é o melhor isolante, sem calcular o fluxo; na verdade seu fluxo de 11 250 W é bem maior que o da cobertura verde.
Por que engana: Comparar apenas os valores de condutividade térmica ou calcular sem considerar a espessura, concluindo que o material com menor k necessariamente terá o menor fluxo.
Raio-X da questão
Condução térmica e fluxo
avaliacao
Lei de Fourier para condução térmica · Condutividade e espessura dos materiais
Revise a lei de Fourier e como a condutividade térmica e a espessura afetam o fluxo de calor.
Comparar apenas os valores de condutividade térmica ou calcular sem considerar a espessura, concluindo que o material com menor k necessariamente terá o menor fluxo.
educacao_ambiental
tomada_decisao
cotidiano
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