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.

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
\frac{Q}{t} = k\,\frac{A\,\Delta T}{d},
onde k é a condutividade térmica do material, A a área de contato, d a espessura, e \Delta T a diferença de temperatura entre a mão e a superfície. Um material com maior k retira calor da mão mais rapidamente.

Passo 3

Comparando os materiais, a condutividade do ferro k_{\text{ferro}} é muito maior que a da madeira k_{\text{madeira}}. Em consequência, para a mesma \Delta T,
\Bigl(\tfrac{Q}{t}\Bigr)_{\text{ferro}}\gg \Bigl(\tfrac{Q}{t}\Bigr)_{\text{madeira}}.
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.

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