FísicaUECEBNCC EM13CNT203Difícil⏱ longo

Com as frequentes reduções de temperatura no Sul do Brasil, consumidores passam a procurar por aquecedores…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT203

Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Com as frequentes reduções de temperatura no Sul do Brasil, consumidores passam a procurar por aquecedores elétricos. Dentre os diversos modelos de aquecedores disponíveis, destacam-se os termoventiladores cerâmicos ou halógenos. De modo a manter um ambiente aquecido a 20ºC, um consumidor faz uso de um aquecedor elétrico de 2000W. Suponha que a temperatura é uniforme através de toda a sala e que o calor é cedido para o meio exterior unicamente devido à presença de uma janela de vidro de 1m² e de 10mm de espessura. Sabendo que o vidro apresenta uma condutividade térmica típica de 0,2cal/(s.ºC.m) e que, para efeito de cálculo, 1cal = 4J, a temperatura no meio exterior à sala em °C é de (UECE 2023)

A) − 5.
B) − 20.
C) − 15.
D) − 30.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Identifique o processo. O calor sai da sala apenas por condução através da janela, então a potência do aquecedor (2000 W) é igual ao fluxo de calor por condução: P = k x A x (Ti - Te) / L, em que k é a condutividade, A a área, L a espessura e (Ti - Te) a diferença de temperatura.
Converta a condutividade para unidades do SI. Como 1 cal = 4 J, k = 0,2 cal/(s.°C.m) = 0,2 x 4 J/(s.°C.m) = 0,8 W/(m.°C).
Converta a espessura para metros: L = 10 mm = 0,01 m. A área é A = 1 m².
Isole a diferença de temperatura: (Ti - Te) = P x L / (k x A) = 2000 x 0,01 / (0,8 x 1) = 20 / 0,8 = 25 °C.
Calcule a temperatura externa. Como Ti = 20 °C, temos Te = 20 - 25 = -5 °C. Logo a resposta correta é a alternativa A.
Comparação com o gabarito oficial: o gabarito A coincide com o resultado obtido, portanto não há divergência.
Por que as outras estão erradas: B (-20) ignora o cálculo do fluxo e usa diretamente a temperatura interna como diferença; C (-15) decorre de erro de subtração e sinal na última etapa; D (-30) resulta de conversão incorreta da condutividade, que faz a diferença de temperatura dar 50 °C.

💡 Dica: Use a fórmula da condução térmica para calcular a temperatura externa.

Alternativa por alternativa

A Correta

CORRETA. A alternativa apresenta o valor correto da temperatura externa calculada a partir da potência do aquecedor, da condutividade térmica do vidro, da área e da espessura da janela, considerando a conversão correta das unidades.

B Erradaerro: Procedimental

O aluno parece tomar a diferença de temperatura igual a 20 °C, usando a temperatura interna diretamente, sem aplicar a lei da condução de Fourier para obter a variação de temperatura pela janela.

C Erradaerro: Atenção

O aluno calcula corretamente a diferença de 25 °C, mas erra a subtração ou o sinal ao obter a temperatura externa, chegando a -15 °C em vez de -5 °C.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno faz a conversão de caloria para joule de forma errada (por exemplo, usando 1 cal = 2 J), obtendo k = 0,4 W/(m.°C) e uma diferença de 50 °C, o que leva a -30 °C.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

condução térmica, potência, temperatura

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

condução térmica básica · conversão de unidades de energia

📚 Reveja

Estude condução de calor e conversão de unidades de energia.

⚠️ Erro mais comum

Confundir unidades de energia ou esquecer de converter calorias para joules.

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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