46- Uma carteira escolar é construída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico:
a) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;
b) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro;
c) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção no ferro é mais notada que na madeira;
d) a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;
e) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.
a) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;
b) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro;
c) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção no ferro é mais notada que na madeira;
d) a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;
e) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.
Passo 1
O enunciado diz que uma carteira tem partes de madeira e partes de ferro, ambas à mesma temperatura de equilíbrio térmico. Tocamos a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda. Pergunta-se qual mão sente mais frio e por quê. O conteúdo envolvido é transferência de calor por condução, usando o conceito de condutividade térmica.
Passo 2
Na condução de calor, o fluxo de calor por unidade de tempo é dado por
onde
é a condutividade térmica do material,
a área de contato,
a espessura, e
a diferença de temperatura entre a mão e a superfície. Um material com maior
retira calor da mão mais rapidamente.
Passo 3
Comparando os materiais, a condutividade do ferro
é muito maior que a da madeira
. Em consequência, para a mesma
,
Isso significa que a mão que toca o ferro perde calor mais rápido e, portanto, sente mais frio.
Passo 4
Como a mão esquerda toca o ferro e a direita toca a madeira, a mão direita perde calor mais devagar e sente menos frio que a esquerda. Isso corresponde à alternativa (d).
Resposta
d) a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor.