Cerca de 1/3 da conta de luz de pequenas mercearias pode estar ligada a equipamentos de refrigeração. Em um…

Questão

Cerca de 1/3 da conta de luz de pequenas mercearias pode estar ligada a equipamentos de refrigeração. Em um freezer horizontal, o compressor precisa retirar o calor que entra principalmente por condução pelas paredes. Para uma estimativa simples, o dono considera uma área total de troca A = 1,5 m^2, temperatura interna de -10 °C e ambiente a 20 °C. O isolamento atual é uma camada de poliuretano de espessura L = 2,0 cm, cuja condutividade térmica é k = 0,02 W/(m·K). Ele usa o modelo P = k·A·(DeltaT)/L para comparar intervenções antes de investir em mudanças que reduzam o consumo elétrico. Analise os dados e o modelo do texto e conclua qual intervenção faz a potência térmica P que atravessa as paredes cair para aproximadamente a metade do valor atual.

1. A) Aumentar a área total de troca para 3,0 m^2, mantendo o isolamento de 2,0 cm.
2. B) Ajustar a temperatura interna para -5 °C, mantendo o isolamento de 2,0 cm.
3. C) Substituir o poliuretano por isopor (k = 0,04 W/(m·K)) com 2,0 cm.
4. D) Dobrar a espessura do poliuretano de 2,0 cm para 4,0 cm.
5. E) Revestir internamente com uma chapa de alumínio de 1,0 mm (k = 200 W/(m·K)).

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identificar os dados. k = 0,02 W/(m·K), A = 1,5 m^2, L = 0,02 m e ΔT = 20 - (-10) = 30 K. Passo 2: Calcular a potência atual: P = 0,02 × 1,5 × 30 / 0,02 = 45 W. A metade desse valor é 22,5 W. Passo 3: Testar cada intervenção. A: a área passa a 3,0 m^2, então P = 90 W, o que dobra a potência e está errada. B: ΔT cai de 30 K para 15 K e P = 22,5 W, numericamente a metade, mas a temperatura de -5 °C não mantém o freezer em condição de congelamento, então não é uma intervenção válida no isolamento. C: o isopor tem k = 0,04, dobra a condutividade e leva P a 90 W, portanto está errada. D: dobrar L para 0,04 m dá P = 0,02 × 1,5 × 30 / 0,04 = 22,5 W, exatamente a metade, e mantém a temperatura de projeto; está correta. E: a chapa de alumínio de 1,0 mm tem resistência térmica L/k = 0,001/200 = 0,000005 m^2·K/W, desprezível diante de 0,02/0,02 = 1 do poliuretano; P continua em cerca de 45 W, então está errada. Passo 4: Conclusão. A alternativa D é a intervenção que reduz P à metade atuando sobre o isolamento, sem alterar a temperatura de conservação. Dúvida: pela fórmula, a alternativa B também reduz P à metade, e o enunciado não a exclui explicitamente; a escolha de D se justifica pelo fato de B descaracterizar a função do freezer.

💡 Dica: Use a fórmula dada para calcular o efeito de cada intervenção na potência térmica.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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