Um copo exposto ao ar perde calor por convecção com coeficiente h = 15 W·m?²·K?¹. Área externa A = 0,030 m² e…
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
Um copo exposto ao ar perde calor por convecção com coeficiente h = 15 W·m?²·K?¹. Área externa A = 0,030 m² e diferença de temperatura entre líquido e ar é ?T = 40 K. Determine a potência térmica por convecção P (W).
- A) P = 18 W
- B) P = 12 W
- C) P = 45 W
- D) P = 30 W
- E) P = 25 W
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a lei da convecção de Newton, que fornece a potência térmica trocada entre a superfície e o ar: P = h · A · ΔT. Passo 2: Substitua os valores do enunciado: h = 15 W·m^-2·K^-1, A = 0,030 m² e ΔT = 40 K. Passo 3: Calcule o produto: 15 · 0,030 = 0,45 e 0,45 · 40 = 18. Logo, P = 18 W. Passo 4: Confira as unidades: W·m^-2·K^-1 · m² · K = W, portanto o resultado está em watts, como pedido. Passo 5: Por que as outras estão erradas. B (12 W) corresponderia a usar área de 0,020 m², o que não é o dado. C (45 W) surgiria ao deslocar a vírgula da área para 0,30 m² e multiplicar por 10. D (30 W) implicaria ΔT de cerca de 26,7 K, que não corresponde aos 40 K informados. E (25 W) não é obtido por nenhuma combinação correta dos dados fornecidos. O gabarito oficial A está correto.
💡 Dica: Use a fórmula P = h * A * ΔT para calcular a potência.
Alternativa por alternativa
P = h·A·?T = 15·0,03·40 = 15·1,2 = 18 W; unidades SI (W) confirmam potência convectiva.
Provavelmente leu ou digitou a área como 0,020 m² em vez de 0,030 m², e então multiplicou corretamente os demais valores.
Deslocou a vírgula ao converter a área (0,30 m² em vez de 0,030 m²) e não percebeu a ordem de grandeza do resultado.
Interpretou mal a diferença de temperatura, usando um valor diferente de 40 K, como se o ΔT fosse outro número que não o informado.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da potência térmica, aplicando incorretamente os valores de área ou diferença de temperatura.
Acredita que a potência por convecção pode ser obtida somando ou combinando os dados de forma arbitrária, sem aplicar a lei P = h · A · ΔT.
Raio-X da questão
potência térmica por convecção
avaliacao
cálculo de potência térmica · convecção térmica
Revisar a fórmula da transferência de calor por convecção.
O aluno pode confundir a fórmula da potência térmica, aplicando incorretamente os valores de área ou diferença de temperatura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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