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Questão 12

ENEM 2019
Física

(ENEM - 2019)

O objetivo de recipientes isolantes térmicos é minimizar as trocas de calor com o ambiente externo. Essa troca de calor é proporcional à condutividade térmica k e à área interna das faces do recipiente, bem como à diferença de temperatura entre o ambiente externo e o interior do recipiente, além de ser inversamente proporcional à espessura das faces.

A fim de avaliar a qualidade de dois recipientes A (40 cm x 40 cm x 40 cm) e B (60cm x 40cm x 40cm), de faces de mesma espessura, uma estudante compara suas condutividades térmicas k_A e k_B. Para isso suspende, dentro de cada recipiente, blocos idênticos de gelo a 0ºC de modo que suas superfícies estejam em contato apenas com o ar. Após um intervalo , ela abre os recipientes enquanto ambos ainda contêm um pouco de gelo e verifica que a massa de gelo que se fundiu no recipiente B foi o dobro da que se fundiu no recipiente A.

A razão frac{k_A}{k_B} é mais próxima de:

A

0,50.

B

0,67.

C

0,75.

D

1,33.

E

2,00.

Gabarito:

0,67.



Resolução:

A troca de calor é proporcional a frac{kADelta T}{e}

 

Considerando que a variação de temperatura e a espessura (e) são iguais para os dois recipientes temos que a razão entre as energias recebidas será dada por:

frac{Q_A}{Q_B} = frac{k_AA_A}{k_BA_B}

 

Como derreteu o dobro de gelo em B, temos Q_B = 2Q_A

 

frac{1}{2} = frac{K_AA_A}{K_BA_B}

 

frac{K_A}{K_B} = frac{A_B}{2A_A}

 

A_B = 2cdot 40cdot 40 + 4cdot 60cdot 40 = 8 cdot 40 cdot 40

A_A = 6cdot 40cdot 40

frac{K_A}{K_B} = frac{8}{12} = 0,67

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