Por que duas caixas termicas do mesmo tamanho podem conservar o frio por tempos tao diferentes? Uma…
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
Por que duas caixas termicas do mesmo tamanho podem conservar o frio por tempos tao diferentes? Uma cooperativa de entrega de alimentos testou dois modelos, A e B, para transportar iogurte e queijo em dias quentes. Em cada caixa, colocou-se 1,5 kg de gelo a 0 graus C, fechou-se a tampa e manteve-se tudo em ambiente a 30 graus C, sem abrir por 4,0 h. Ao final do teste, a massa de gelo restante era 0,9 kg na caixa A e 0,3 kg na caixa B. Para simplificar a analise, considerou-se que o calor que entrou em cada caixa foi usado apenas para derreter gelo (o gelo e a agua permaneceram a 0 graus C). Adote o calor latente de fusao do gelo L = 3,3 x 10^5 J/kg. Com base nos dados do teste, conclua a mensagem mais adequada para um folheto da cooperativa que informe a potencia termica media que entrou em cada caixa e o que isso indica sobre o isolamento.
- A) A caixa A recebeu cerca de 28 W e a caixa B cerca de 14 W, indicando melhor isolamento na caixa B.
- B) A caixa A recebeu cerca de 21 W e a caixa B cerca de 35 W, indicando isolamento semelhante entre elas.
- C) A caixa A recebeu cerca de 14 W e a caixa B cerca de 28 W, indicando melhor isolamento na caixa B.
- D) A caixa A recebeu cerca de 14 W e a caixa B cerca de 28 W, indicando melhor isolamento na caixa A.
- E) A caixa A recebeu cerca de 50 W e a caixa B cerca de 100 W, indicando melhor isolamento na caixa A.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a massa de gelo derretida em cada caixa. Na caixa A, derreteram 1,5 kg - 0,9 kg = 0,6 kg. Na caixa B, derreteram 1,5 kg - 0,3 kg = 1,2 kg. Passo 2: Calcule o calor que entrou em cada caixa, usando Q = m x L, com L = 3,3 x 10^5 J/kg. Na caixa A: Q = 0,6 x 3,3 x 10^5 = 1,98 x 10^5 J. Na caixa B: Q = 1,2 x 3,3 x 10^5 = 3,96 x 10^5 J. Passo 3: Converta o tempo para segundos. 4,0 h = 4,0 x 3600 s = 14 400 s. Passo 4: Calcule a potência média, P = Q / t. Caixa A: P = 1,98 x 10^5 / 14 400 = 13,75 W, ou cerca de 14 W. Caixa B: P = 3,96 x 10^5 / 14 400 = 27,5 W, ou cerca de 28 W. Passo 5: Interprete o resultado. Como as duas caixas têm o mesmo tamanho e ficaram no mesmo ambiente a 30 graus C, a diferença de calor que entrou depende do isolamento. A caixa A recebeu menos calor (cerca de 14 W), logo tem melhor isolamento. A caixa B recebeu cerca de 28 W, o dobro, logo isola pior. Passo 6: Conclusão sobre as alternativas. A alternativa A inverte as potências e a conclusão sobre o isolamento. A alternativa B tem valores que não correspondem aos cálculos e afirma isolamento semelhante, o que contradiz as massas de gelo derretidas. A alternativa C tem as potências corretas, mas conclui que a caixa B é melhor, o que é incorreto, pois maior fluxo de calor indica pior isolamento. A alternativa E usa valores que resultariam de tratar 4,0 h como 4000 s e também indica a caixa A como melhor pela razão errada de unidade. O gabarito D está correto.
💡 Dica: Calcule a potência média usando a energia absorvida pelo gelo derretido e o tempo do experimento.
Alternativa por alternativa
O aluno trocou a associação entre caixa e massa de gelo derretida, atribuindo 28 W à caixa A. Além disso, concluiu que a caixa B isola melhor, invertendo a leitura do resultado.
O aluno produziu valores que não correspondem aos cálculos e acreditou que caixas do mesmo tamanho isolam igualmente, ignorando que massas derretidas diferentes indicam trocas de calor diferentes.
Por que engana: Confundir a massa de gelo derretido com a massa inicial ou final, ou calcular potência sem considerar o tempo correto.
O aluno calculou corretamente as potências, mas acredita que a caixa que recebe mais calor isola melhor, quando na verdade quem recebe mais calor isola pior.
Derreteu 0,6 kg em A e 1,2 kg em B: P= mL/t -> 13,8 W e 27,5 W; menor potencia de entrada significa melhor isolamento.
O aluno usou o tempo em unidade errada, convertendo 4,0 h como se fosse 4000 s, o que multiplica as potências por cerca de 3,6 e dá valores de 50 W e 100 W. Também indicou a caixa A como melhor, mas essa conclusão só está correta por coincidência com o gabarito.
Raio-X da questão
potência térmica média, isolamento térmico
avaliacao
calor latente de fusão · potência média
calor latente de fusão e cálculo de potência térmica
Confundir a massa de gelo derretido com a massa inicial ou final, ou calcular potência sem considerar o tempo correto.
tomada_decisao
cotidiano
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