Projete um protótipo de sistema térmico passivo para reduzir a temperatura interna de uma sala de aula usando…
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 protótipo de sistema térmico passivo para reduzir a temperatura interna de uma sala de aula usando materiais locais. Indique medidas (isolamento, revestimento refletivo, ventilação, PCM), apresente estimativas numéricas simplificadas da redução de ganho térmico e explique como usar ferramentas digitais para calcular e validar as estimativas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Proposta: aplicar revestimento refletivo no telhado e acrescentar isolamento de 0,1 m em 20 m²; adicionar ventilação cruzada e um pequeno painel de PCM para pico. Exemplo de estimativa: suponha ?T = 5 K; U1 = 1,5 W·m?²·K?¹ ? Q?1 = 1,5·20·5 = 150 W; U2 = 0,8 W·m?²·K?¹ ? Q?2 = 0,8·20·5 = 80 W; isolamento reduz 70 W. Revestimento refletivo reduz ganhos solares residuais ˜ 80 W (assumindo condição local moderada). Soma das reduções ˜ 150 W. Estimativa de queda de temperatura: ?T_int ˜ ?Q? / H_pred, com H_pred (coeficiente global da sala) ˜ 100 W·K?¹ ? ?T_int ˜ 1,5 K. Ferramentas digitais: planilha ou script (Python/NumPy) para variação de parâmetros (U, área, irradiância), simulação paramétrica e gráfico de sensibilidade; uso de sensores (temperatura, irradiância) para calibrar o modelo e iterar no protótipo. Passos de prototipagem: desenho; seleção de materiais locais; cálculo de dimensiões (usar fórmulas Q? = U·A·?T e Q? = k·A·?T/L); construção de peça-piloto; medições e ajuste com ferramenta digital.
Explicação
A proposta apresentada utiliza estratégias eficazes de controle térmico, como isolamento e revestimento refletivo, que são fundamentais para reduzir o ganho de calor em ambientes. As estimativas numéricas demonstram uma análise quantitativa que permite prever a eficácia das soluções sugeridas, além de mostrar a aplicação de ferramentas digitais para validação e ajustes do protótipo. A abordagem prática de prototipagem e medição garante que o sistema seja adaptável e otimizado conforme as condições reais do ambiente.
Raio-X da questão
sistema térmico passivo
avaliacao
sistemas térmicos · prototipagem
Revisar conceitos de isolamento térmico e ventilação.
Os alunos podem falhar ao não considerar a eficiência dos materiais locais, resultando em estimativas de redução de temperatura imprecisas.
ciencia_tecnologia
criatividade
cotidiano
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