Em um abrigo de cultivo, um aquecedor fornece energia a uma taxa constante de 8 W. A temperatura externa é…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as diversas formas de manifestação da vida em seus diferentes níveis de organização, bem como as condições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, 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
Em um abrigo de cultivo, um aquecedor fornece energia a uma taxa constante de 8 W. A temperatura externa é mantida em 281 K, e a resistência térmica entre o interior e o exterior é inicialmente 2 K/W. Em regime de equilíbrio, a potência transferida para fora pode ser modelada por P = (T interna - T externa)/R, em que P é a potência em watts, T é a temperatura em kelvins e R é a resistência térmica em kelvins por watt. Para as plantas cultivadas nesse abrigo, considera-se favorável uma temperatura entre 291 K e 303 K. Uma intervenção duplica a resistência térmica das paredes, sem alterar a potência do aquecedor nem a temperatura externa. Situação hipotética. Após a alteração da resistência térmica, qual temperatura de equilíbrio é prevista para o interior do abrigo e como ela se relaciona com a faixa favorável ao cultivo?
- A) 297 K, dentro da faixa favorável ao cultivo
- B) 281 K, abaixo da faixa favorável ao cultivo
- C) 313 K, acima do limite superior favorável de 303 K
- D) 345 K, acima da faixa favorável ao cultivo
- E) 249 K, abaixo da faixa favorável ao cultivo
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- A resistência térmica duplica de 2 K/W para 4 K/W, enquanto a potência permanece em 8 W.
- Pela relação P = (T interna - T externa)/R, a diferença de temperatura é P × R = 8 × 4 = 32 K.
- A temperatura interna de equilíbrio é 281 + 32 = 313 K. Como 313 K é superior a 303 K, fica acima da faixa favorável de 291 K a 303 K. Portanto, a alternativa correta é C.
- A alternativa A usa a resistência antes da alteração; B desconsidera o aquecimento; D calcula uma elevação excessiva de temperatura; e E subtrai, em vez de somar, a elevação à temperatura externa.
💡 Dica: Duplique R e use T interna = T externa + P·R.
Alternativa por alternativa
O aluno usa a resistência inicial de 2 K/W após a intervenção, obtendo uma elevação de 8 × 2 = 16 K e temperatura de 297 K.
Por que engana: Manter a diferença de temperatura constante apesar da duplicação da resistência térmica.
O aluno considera que a temperatura interna permanece igual à externa, ignorando que o aquecedor fornece energia e que a resistência térmica finita permite calcular uma diferença de temperatura.
No equilíbrio, a potência fornecida é igual à taxa de transferência de calor, dada por P = (T interna - T externa)/R. Com a resistência duplicada para 4 K/W e potência de 8 W, a diferença de temperatura é 32 K. Somada à temperatura externa de 281 K, a temperatura interna chega a 313 K, acima do limite de 303 K indicado para o cultivo.
O aluno provavelmente multiplica a potência pela resistência duplicada de modo incorreto, usando uma diferença de temperatura de 64 K em vez de 32 K.
O aluno subtrai a elevação de temperatura da temperatura externa, em vez de somá-la, apesar de o aquecedor elevar a temperatura interna.
Raio-X da questão
Equilíbrio térmico em um abrigo com resistência térmica
avaliacao
Relação entre potência, diferença de temperatura e resistência térmica · Comparação de valores numéricos com intervalos
Transferência de calor e equilíbrio térmico
Manter a diferença de temperatura constante apesar da duplicação da resistência térmica.
Conservação de energia e condições ambientais para o cultivo
cientifico
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