— O corrimão de aço está gelado, mas o banco de madeira ao lado não — comentou Lucas ao entrar na biblioteca…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
— O corrimão de aço está gelado, mas o banco de madeira ao lado não — comentou Lucas ao entrar na biblioteca. Para investigar a impressão, a turma deixou os dois materiais no mesmo salão fechado durante toda a noite. Pela manhã, sensores encostados nas superfícies indicaram 22 graus em ambos. Antes do teste, a pele das mãos dos estudantes marcava cerca de 33 graus. Ao tocar os materiais sem pressioná-los, todos relataram maior sensação de frio no aço nos primeiros segundos. Após manterem a mão apoiada por alguns minutos, essa diferença diminuiu. A professora explicou que os sensores registram uma grandeza diferente daquela percebida pela pele e pediu que a turma relacionasse os registros à troca de energia entre a mão e cada material. Analise as observações da turma e identifique a conclusão que explica corretamente a sensação inicial ao tocar os materiais.
- A) A sensação mais fria do aço resulta de ele produzir frio na pele, enquanto a madeira impede qualquer troca de calor.
- B) A sensação mais fria do aço indica que ele armazena mais calor do que a madeira, por isso resfria a mão.
- C) A sensação menos fria da madeira prova que sua temperatura é maior que a do aço, apesar dos registros dos sensores.
- D) A sensação mais fria do aço ocorre porque a mão recebe dele calor mais depressa do que recebe da madeira.
- E) A sensação mais fria do aço decorre de ele retirar calor da mão mais rapidamente, embora ambos tenham a mesma temperatura.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Os dados do enunciado mostram que, pelos sensores, os dois materiais estão à mesma temperatura, 22 graus, após a noite no salão fechado. Portanto, a diferença de temperatura entre aço e madeira não existe; o que muda é a rapidez com que cada material retira calor da mão. Passo 2: A mão está a cerca de 33 graus, mais quente que os materiais. Ao encostar, há fluxo de energia térmica da mão para o objeto. Passo 3: O aço é bom condutor de calor, então retira energia da pele rapidamente, e a sensação inicial é de frio mais intenso. A madeira é isolante relativo, conduz a energia mais devagar, e por isso a sensação é menos fria. Passo 4: Com o tempo, a região da pele em contato com o aço esfria e a diferença de sensação diminui, o que reforça que a percepção depende da troca de energia e não de uma temperatura diferente dos materiais. Passo 5: Alternativa A está errada, pois nenhum material produz frio; o frio é apenas a ausência de energia térmica que a mão perde. Alternativa B está errada, pois a sensação depende da velocidade de transferência de calor e não de quanto calor o material armazena, e os dois têm a mesma temperatura. Alternativa C está errada, pois a sensação de quente ou frio não é uma medida confiável da temperatura, e os sensores indicam 22 graus para ambos. Alternativa D está errada, pois inverte o sentido do fluxo: a mão cede calor ao material, e não recebe calor dele. Conclusão: a alternativa E é a correta, pois explica a sensação pela rapidez da troca de energia entre a mão e cada material, com temperaturas iguais.
💡 Dica: Relacione a sensação térmica com a troca de calor entre a mão e os materiais.
Alternativa por alternativa
Acredita que o aço produz frio na pele, como se o frio fosse uma substância que o material emite. Também supõe que a madeira impede qualquer troca de calor, o que não corresponde ao fenômeno.
Confunde a sensação com a quantidade de calor armazenada no material e acredita que o aço, por guardar mais calor, 'resfria' a mão. Não percebe que a sensação depende da rapidez da transferência de energia, e não do calor acumulado.
Interpreta a sensação menos fria da madeira como prova de que ela está mais quente, desconsiderando os registros dos sensores. Não separa a percepção tátil da grandeza temperatura, que é o ponto central do enunciado.
Inverte o sentido do fluxo de calor, supondo que o aço transmite calor para a mão. Na verdade, a mão, que está mais quente, cede energia ao material, e o aço faz isso mais depressa.
Os sensores indicam temperaturas iguais. O aço transfere energia térmica da mão mais rapidamente, produzindo maior sensação de frio antes do equilíbrio.
Raio-X da questão
troca de calor e sensação térmica
diagnostico
temperatura e calor · condução térmica
estude condução térmica e percepção de temperatura pela pele
Confundir temperatura do objeto com a sensação térmica causada pela transferência de calor.
pensamento_critico
cotidiano
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