— Durante os apagões, não podemos depender do gerador a diesel para conservar o pescado — afirmou a…
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
— Durante os apagões, não podemos depender do gerador a diesel para conservar o pescado — afirmou a coordenadora de uma cooperativa ribeirinha. No cenário hipotético, a câmara frigorífica deve permanecer entre 2 graus e 8 graus durante interrupções de 10 h. Medições indicaram uma taxa total de entrada de calor de 45 W, proveniente das paredes, das aberturas necessárias e dos produtos recém-armazenados. Como intervenção, serão inseridos módulos de material de mudança de fase (PCM), previamente solidificados quando o compressor reduz a câmara a 2 graus. Durante o apagão, o PCM deverá fundir, absorvendo calor sem elevar significativamente sua temperatura. Para o dimensionamento, usam-se Q = P t e Q_lat = m L, com t em s, m em kg e L em J/kg. Considere 1 h = 3600 s. A escolha deve evitar perdas de pescado e reduzir o acionamento do gerador. Analise as condições de temperatura e a energia térmica recebida durante o apagão para identificar a especificação de PCM que atende ao funcionamento sustentável da câmara.
- A) Instalar módulos de 10 kg de PCM com T_fus = 0 graus e L = 250000 J/kg.
- B) Instalar módulos de 7 kg de PCM com T_fus = 5 graus e L = 210000 J/kg.
- C) Instalar módulos de 9 kg de PCM com T_fus = 9 graus e L = 200000 J/kg.
- D) Instalar módulos de 8 kg de PCM com T_fus = 5 graus e L = 180000 J/kg.
- E) Instalar módulos de 8 kg de PCM com T_fus = 5 graus e L = 210000 J/kg.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a energia que o PCM precisa absorver durante o apagão. Q = P t = 45 W × (10 × 3600 s) = 45 × 36000 = 1.620.000 J, ou seja, 1620 kJ. Passo 2: Verifique a faixa de temperatura. A câmara deve permanecer entre 2 e 8 graus, então a temperatura de fusão do PCM precisa estar dentro dessa faixa. Isso elimina a alternativa A, cuja fusão a 0 graus fica abaixo de 2 graus e poderia congelar o pescado, e a alternativa C, cuja fusão a 9 graus fica acima de 8 graus. Passo 3: Com T_fus = 5 graus, restam B, D e E. Calcule a energia latente de cada uma com Q_lat = m L. Em B, 7 kg × 210000 J/kg = 1.470.000 J, insuficiente para 1.620.000 J. Em D, 8 kg × 180000 J/kg = 1.440.000 J, também insuficiente. Em E, 8 kg × 210000 J/kg = 1.680.000 J, maior que 1.620.000 J, portanto suficiente. Passo 4: Conclusão: a alternativa correta é E, pois mantém a temperatura na faixa segura e absorve toda a carga térmica do apagão, com folga de 60.000 J. O gabarito oficial está correto.
💡 Dica: Calcule a energia total recebida e use a relação Q_lat = m L para dimensionar o PCM.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que basta ter muita massa e alto calor latente, ignorando que a temperatura de fusão de 0 graus fica abaixo da faixa de 2 a 8 graus exigida para o pescado.
O aluno acerta a temperatura de fusão, mas não compara corretamente o produto m L com a energia de 1.620.000 J; 7 kg × 210000 J/kg dá apenas 1.470.000 J, que não cobre o apagão.
O aluno foca apenas na energia suficiente (9 kg × 200000 J/kg = 1.800.000 J) e não percebe que uma temperatura de fusão de 9 graus ultrapassa o limite superior de 8 graus.
O aluno identifica corretamente a temperatura de 5 graus, mas não calcula o produto m L: 8 kg × 180000 J/kg = 1.440.000 J, que é menor que a energia de 1.620.000 J necessária.
A carga é 45 x 36000 = 1620000 J. O módulo absorve 8 x 210000 = 1680000 J e funde a 5 graus, dentro da faixa segura.
Raio-X da questão
energia térmica, mudança de fase, dimensionamento
diagnostico
calor sensível e latente · conversão de unidades de tempo
estude calor latente e cálculo de energia térmica
não converter corretamente o tempo para segundos ou confundir calor sensível com calor latente.
pensamento_critico
cotidiano
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