Física3ª sérieBNCC EM13CNT102Fácil⏱ medio

Um pedaço de metal com área superficial A = 0,10 m² está a T_s = 150 °C em ar a T_8 = 25 °C. Coeficiente de…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT102

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

Um pedaço de metal com área superficial A = 0,10 m² está a T_s = 150 °C em ar a T_8 = 25 °C. Coeficiente de convecção h = 20 W·m?²·K?¹. Use Lei de Newton do resfriamento: F = h·A·(T_s-T_8). Calcule a potência de resfriamento F em watts.

A) F = 300 W
B) F = 100 W
C) F = 250 W
D) F = 500 W
E) F = 150 W

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Identifique os dados do enunciado. A área é A = 0,10 m², a temperatura da superfície é T_s = 150 °C, a temperatura do ar é T_8 = 25 °C e o coeficiente de convecção é h = 20 W/(m²·K). Pede-se a potência F pela Lei de Newton do resfriamento, F = h·A·(T_s - T_8).
Calcule a diferença de temperatura. T_s - T_8 = 150 - 25 = 125 K (uma diferença de 125 graus Celsius equivale a 125 K).
Multiplique os três fatores. F = 20 × 0,10 × 125 = 2 × 125 = 250 W.
Compare com as alternativas. O resultado 250 W corresponde à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A (300 W) usaria a temperatura da superfície, 150, sem subtrair a do ar. B (100 W) não corresponde a nenhum produto correto dos dados. D (500 W) não resulta de h·A·ΔT com ΔT = 125. E (150 W) não multiplica h e A pela diferença de temperatura.

💡 Dica: Aplique a fórmula F = h·A·(T_s-T_8) para encontrar a potência.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Usou a temperatura da superfície (150) como diferença de temperatura, esquecendo de subtrair a temperatura do ar: 20 × 0,10 × 150 = 300 W.

Por que engana: Confundir a fórmula e aplicar valores incorretos, resultando em um cálculo errado da potência de resfriamento.

B Erradaerro: Atenção

Provavelmente calculou uma diferença de temperatura errada, como 50 K, ou errou a multiplicação, chegando a 100 W em vez de 250 W.

C Correta

F = 20·0,10·(150-25) = 20·0,10·125 = 250 W.

D Erradaerro: Procedimental

Pode ter multiplicado o coeficiente pela temperatura ambiente (20 × 25 = 500) ou usado uma diferença de temperatura de 250, em vez de multiplicar h, A e a diferença 125.

E Erradaerro: Conceitual

Tomou a temperatura da superfície (150) como resultado direto, sem multiplicar pelo coeficiente de convecção e pela área, ou seja, não entendeu que F é o produto de h, A e ΔT.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Lembrar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

Lei de Newton do resfriamento

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

Lei de Newton do resfriamento · cálculo de potência

📚 Reveja

Revisar a Lei de Newton do resfriamento e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a fórmula e aplicar valores incorretos, resultando em um cálculo errado da potência de resfriamento.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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