Projete um experimento para comparar condutividades térmicas de duas placas homogêneas (A = 0,01 m²…
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
Projete um experimento para comparar condutividades térmicas de duas placas homogêneas (A = 0,01 m²; espessuras L1 e L2 conhecidas) usando uma fonte de calor estável. Indique aparato, medidas a realizar (temperaturas, tempo, A, L), equações e procedimentos para determinar k de cada material.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Apresentar aparato: fonte de calor com potência conhecida, termopares nas faces das placas, suporte isolante lateral e cronômetro. Medir: A (m²), L (m), potên cia aplicada Q? (W) ou calor total Q (J) e ?T entre faces em regime estacionário. Procedimento: acoplar placa à fonte, aguardar regime estacionário, registrar ?T. Usar relação estacionária Q? = k·A·?T/L (ou k = Q?·L/(A·?T)). Se usar calor acumulado Q em tempo t, Q? = Q/t. Calcular k para cada placa a partir das medidas. Discutir incertezas: perda lateral, contato térmico, precisão de termopares e potência; reduzir erros com isolamento e múltiplas repetições. Relatar resultados com incerteza e comparar valores obtidos.
Explicação
A resposta apresenta um experimento claro e estruturado, incluindo todos os elementos essenciais como aparato, medidas e procedimentos. As equações utilizadas são apropriadas para calcular a condutividade térmica, e a discussão sobre incertezas demonstra uma compreensão crítica dos fatores que podem afetar os resultados. Além disso, a sugestão de realizar múltiplas repetições para reduzir erros é uma prática científica recomendada.
Raio-X da questão
condutividade térmica
avaliacao
condutividade térmica · transferência de calor
Revisar os conceitos de condução de calor e a equação de Fourier.
Os alunos podem confundir os conceitos de condutividade térmica e resistência térmica, não aplicando corretamente as equações necessárias para o experimento.
ciencia_tecnologia
criatividade
cientifico
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