(UFRS-RS) A frase - O calor do cobertor não me aquece direito| encontra-se em uma passagem da letra da música - Voltall, de Lupicínio Rodrigues. Na verdade, sabe-se que o cobertor não é uma fonte de calor e que sua função é a de isolar termicamente nosso corpo do ar frio que nos cerca. Existem, contudo, cobertores que, em seu interior, são aquecidos eletricamente por meio de uma malha de fios metálicos nos quais é dissipada energia em razão da passagem de uma corrente elétrica. Esse efeito de aquecimento pela passagem de corrente elétrica, que se observa em fios metálicos, é conhecido como
a) efeito Joule.
b) efeito Doppler.
c) efeito estufa.
d) efeito termoiônico.
a) efeito Joule.
b) efeito Doppler.
c) efeito estufa.
d) efeito termoiônico.
Passo 1
O enunciado descreve um cobertor que contém, em seu interior, uma malha de fios metálicos nos quais é dissipada energia devido à passagem de corrente elétrica. A pergunta é: qual é o nome do efeito físico responsável pelo aquecimento desses fios quando uma corrente elétrica passa por eles? As alternativas são:
a) efeito Joule.
b) efeito Doppler.
c) efeito estufa.
d) efeito termoiônico.
a) efeito Joule.
b) efeito Doppler.
c) efeito estufa.
d) efeito termoiônico.
Passo 2
Explicando o fenômeno observado no enunciado: quando uma corrente elétrica percorre um fio metálico, os elétrons (cargas) colidem com os íons da rede cristalina do metal e com defeitos, transformando parte da energia elétrica em energia térmica (calor). Esse processo é exatamente o que faz o fio aquecer e é o que precisamos identificar pelo nome.
Passo 3
Vamos formalizar em termos simples e úteis para prova. Considere um trecho do fio com resistência elétrica
, percorrido por uma corrente elétrica
,. A diferença de potencial (tensão) entre as extremidades é dada pela Lei de Ohm:
A potência elétrica (taxa de energia por tempo) fornecida ao trecho é:
Substituindo
obtemos as formas equivalentes muito usadas:
Essa potência
é justamente a taxa à qual energia elétrica é convertida em calor no fio — é o aquecimento devido à passagem de corrente.
Passo 4
Um exemplo numérico para fixar: se
\ e
, então
Isso significa que o fio está liberando
por segundo em forma de calor, aquecendo o cobertor.
Passo 5
Agora justificando por eliminação as outras alternativas:
- b) efeito Doppler: trata de mudança de frequência/limiar de ondas (som/ondas eletromagnéticas) quando há movimento relativo entre fonte e observador — não tem a ver com aquecimento por corrente.
- c) efeito estufa: refere-se ao aprisionamento de radiação térmica na atmosfera por gases — fenômeno atmosférico, não aquecimento por corrente elétrica em fios.
- d) efeito termoiônico: refere-se à emissão de elétrons por superfícies aquecidas (emissão termoelétrica de elétrons) — diferente do aquecimento resistivo dos fios; o efeito termoiônico é sobre emissão de elétrons, não sobre dissipação de energia em calor no próprio condutor.
Passo 6
Nome técnico e histórico curto: o aquecimento resistivo por passagem de corrente é chamado de efeito Joule (ou aquecimento Joule), em homenagem a James Prescott Joule. É exatamente o fenômeno descrito no enunciado: fios metálicos dissipando energia em forma de calor devido à corrente elétrica.
Resposta
a) efeito Joule.