'Cada bloco de gelo que não derrete durante o transporte reduz o descarte de água e o custo dos feirantes'…

Questão

'Cada bloco de gelo que não derrete durante o transporte reduz o descarte de água e o custo dos feirantes', observou uma técnica de uma cooperativa que distribui frutas em caixas térmicas reutilizáveis. Para substituir caixas de isopor, foram avaliadas paredes de mesma área, A = 1,5 m^2, mantidas com o interior a 8 graus Celsius e expostas ao ar externo a 32 graus Celsius. Todas receberão acabamento branco, de modo que a escolha se concentre na condução térmica pela parede. A cooperativa estabeleceu que a potência térmica recebida por cada caixa deve ser menor ou igual a 40 W, diminuindo a quantidade de gelo necessária. Para estimar essa potência, será usado o modelo P = k x A x delta T / L, em que k é a condutividade térmica do material, em W/(m x K), e L é a espessura da parede, em m. Analise os dados do texto e identifique a composição de parede que atende à meta de reduzir a entrada de calor na caixa térmica.

1. A) Utilizar parede de fibra vegetal com k = 0,06 W/(m x K) e L = 0,04 m.
2. B) Utilizar parede de cortiça recuperada com k = 0,04 W/(m x K) e L = 0,02 m.
3. C) Utilizar parede de madeira com k = 0,12 W/(m x K) e L = 0,02 m.
4. D) Utilizar parede de cortiça recuperada com k = 0,04 W/(m x K) e L = 0,04 m.
5. E) Utilizar parede de alumínio reciclado com k = 200 W/(m x K) e L = 0,04 m.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. A área é A = 1,5 m^2, a diferença de temperatura é delta T = 32 - 8 = 24 K (equivale a 24 graus Celsius de diferença) e o limite é P menor ou igual a 40 W. Como a condutividade e a espessura variam, a fórmula P = k x A x delta T / L pode ser simplificada para P = k x 36 / L, pois 1,5 x 24 = 36. Passo 2: Calcule a potência de cada alternativa. A) k = 0,06 e L = 0,04: P = 0,06 x 36 / 0,04 = 54 W, acima do limite. B) k = 0,04 e L = 0,02: P = 0,04 x 36 / 0,02 = 72 W, acima do limite. C) k = 0,12 e L = 0,02: P = 0,12 x 36 / 0,02 = 216 W, acima do limite. D) k = 0,04 e L = 0,04: P = 0,04 x 36 / 0,04 = 36 W, que atende à meta de menor ou igual a 40 W. E) k = 200 e L = 0,04: P = 200 x 36 / 0,04 = 180000 W, muito acima do limite. Passo 3: Conclusão. Somente a alternativa D atende à exigência da cooperativa, então ela é a correta, em concordância com o gabarito oficial. Passo 4: Por que as demais estão erradas. A falha da alternativa A está em ter k alto demais para a espessura adotada; a B tem espessura pequena demais para a cortiça; a C usa madeira, cuja condutividade é alta demais; e a E usa alumínio, metal com condutividade enorme, que deixa passar muito calor mesmo sendo uma parede fina.

💡 Dica: Use a fórmula da potência térmica para comparar materiais e verificar qual atende a potência máxima permitida.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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