Um objeto com uma superfície exterior preta usualmente se aquece mais que um com uma superfície branca, quando ambos estão sob a luz do Sol. Isso é verdade para as roupas usadas pelos beduínos no deserto do Sinai: roupas pretas aquecem-se mais que roupas brancas, com uma diferença de temperatura entre as duas de até
. Por que então um beduíno usa roupa preta? Ele não estaria diminuindo sua chance de sobrevivência nas duras condições do ambiente do deserto? (Adaptado de D. Halliday, R. Resnick
J. Walker, Fundamentals of Physics,
ed., 1997.)
Com relação ao assunto tratado no texto, julgue os itens a seguir.
I. A roupa preta do beduíno produz maior corrente de convecção que a branca.
II. Sabendo que a potência irradiada por unidade de área é proporcional à quarta potência da temperatura (em kelvins), as informações do texto permitem concluir que a roupa preta irradia
de energia a mais que a roupa branca.
III. A perda de calor por irradiação da roupa preta para o ambiente é menor que a da roupa branca.
IV. Uma maior circulação de ar embaixo da roupa do beduíno favorece uma maior evaporação do seu suor, o que ajuda o organismo a regular a sua temperatura.
I. A roupa preta do beduíno produz maior corrente de convecção que a branca.
II. Sabendo que a potência irradiada por unidade de área é proporcional à quarta potência da temperatura (em kelvins), as informações do texto permitem concluir que a roupa preta irradia
III. A perda de calor por irradiação da roupa preta para o ambiente é menor que a da roupa branca.
IV. Uma maior circulação de ar embaixo da roupa do beduíno favorece uma maior evaporação do seu suor, o que ajuda o organismo a regular a sua temperatura.
Passo 1
O enunciado compara roupas preta e branca sob luz solar, mostrando que a preta atinge até
a mais que a branca. Vamos usar conceitos de convecção natural (dependente de diferença de temperatura), radiação térmica (Lei de Stefan–Boltzmann e emissividade de superfícies) e evaporação de suor para julgar os quatro itens.
Passo 2
Item I: a convecção natural acima de uma superfície depende da diferença de temperatura entre a superfície e o ar. Como a roupa preta fica mais quente, ela gera maior empuxo térmico e, portanto, maior corrente convectiva que a roupa branca. Logo, o item I é verdadeiro.
Passo 3
Item II: pela Lei de Stefan–Boltzmann, a potência irradiada por unidade de área é
Se a roupa branca está a
e a preta a
(em kelvins), então
Tomando
, isso dá cerca de
, ou seja, só
a mais, não
. Portanto, o item II é falso.
Passo 4
Item III: pela Lei de Kirchhoff, um corpo que é bom absorvedor (como a superfície preta no visível) é também bom emissor no infravermelho. Assim, a roupa preta perde mais calor por radiação do que a branca, não menos. O item III é falso.
Passo 5
Item IV: a evaporação de suor é uma das principais formas de resfriamento do corpo humano. Para que o suor evapore eficientemente, é preciso remover o vapor de água junto com o ar úmido junto à pele, o que se facilita com maior circulação de ar sob a roupa. Portanto, uma roupa que valorize convecção interna — como a preta, que aquece mais e gera correntes internas maiores — favorece a evaporação e ajuda a regular a temperatura corporal. O item IV é verdadeiro.
Resposta
I e IV são verdadeiros; II e III são falsos.