Considere uma pessoa com área superficial A = 1,8 m² e temperatura de pele T_skin = 34°C em ambiente T_air =…
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
Considere uma pessoa com área superficial A = 1,8 m² e temperatura de pele T_skin = 34°C em ambiente T_air = 30°C e umidade relativa 70%. A taxa metabólica é 100 W. Adote h = 10 W·m?2·K?1 e calor latente L_v = 2,4×10^6 J·kg?1. Calcule (a) Q?_conv = h·A·(T_skin-T_air) em W; (b) a taxa de suor (kg/s) necessária para evaporar a potência restante e manter equilíbrio térmico. Explique como aumento da umidade reduz a capacidade evaporativa.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Q?_conv = h·A·(T_skin-T_air) = 10·1,8·(34-30) = 10·1,8·4 = 72 W. (b) Potência a dissipar por evaporação = P_evap = 100 W - 72 W = 28 W. Taxa de suor m? = P_evap / L_v = 28 / (2,4×10^6) ˜ 1,17×10?5 kg/s ˜ 0,042 kg/h (42 g/h). A umidade relativa alta reduz o gradiente de pressão de vapor entre pele e ar, diminuindo a taxa de evaporação e, portanto, a capacidade de remoção de calor por suor; isso obriga o corpo a depender mais da convecção (que pode ser limitada) ou elevar a temperatura interna, aumentando a sensação térmica. Aumentos de vento aumentam h e, portanto, Q?_conv e a eficiência de resfriamento evaporativo.
Explicação
O cálculo da transferência de calor por convecção e a necessidade de evaporação do suor são fundamentais para entender o equilíbrio térmico do corpo. A alta umidade relativa diminui a taxa de evaporação, pois reduz o gradiente de pressão de vapor, dificultando a dissipação do calor pelo suor. Isso pode levar a um aumento da temperatura interna e à sensação de desconforto térmico.
Raio-X da questão
transferência de calor
avaliacao
transferência de calor · equilíbrio térmico
Revisar conceitos de transferência de calor e umidade relativa.
O aluno pode confundir a taxa de transferência de calor com a taxa metabólica, não considerando a necessidade de evaporar o suor para manter o equilíbrio térmico.
saude
pensamento_critico
cientifico
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