Considere-se uma barra de aço com 10 cm de comprimento, 6 cm2 de área de seção transversal retangular e cujas extremidades sejam submetidas a temperaturas constantes e diferentes, 20 ℃ em uma extremidade e 130 ℃ em outra. Nessa hipótese, sabendo-se que a condutividade térmica do aço vale 1,1 × 10−2 kcal ∙ m ∙ ℃ ∙ s−1, após alcançado o estado estacionário, o valor do fluxo de calor na barra, devido ao processo de transmissão de calor por condução, é
- A)inferior a 1 cal/s.
Errada, porque o fluxo encontrado é maior do que 1 cal/s.
- B)superior ou igual a 1 cal/s e inferior a 10 cal/s.
Certa, pois o cálculo do fluxo de calor resulta em aproximadamente 7,26 cal/s.
- C)superior ou igual a 10 cal/s e inferior a 100 cal/s.
Errada, porque o valor não chega a 10 cal/s.
- D)superior ou igual a 1.000 cal/s.
Errada, pois o fluxo está muito abaixo de 1.000 cal/s.
- E)superior ou igual a 100 cal/s e inferior a 1.000 cal/s.
Errada, porque o resultado não alcança 100 cal/s.
Gabarito: B
Aqui a ideia é a da condução de calor em regime estacionário: a quantidade de calor que atravessa a barra por segundo depende da condutividade térmica, da área da seção, da diferença de temperatura e do comprimento da barra. A fórmula é Q/t = k.A.ΔT/L. É o clássico “quanto maior a área e a diferença de temperatura, maior o fluxo; quanto maior o comprimento, menor o fluxo”. Vamos pôr os dados nas unidades certas. A barra tem 10 cm = 0,1 m, a área é 6 cm² = 6 x 10^-4 m² e a diferença de temperatura é 130 - 20 = 110 °C. A condutividade é 1,1 x 10^-2 kcal/(m.s.°C). Substituindo: Q/t = 1,1 x 10^-2 x 6 x 10^-4 x 110 / 0,1 kcal/s. Fazendo a conta, isso dá 7,26 x 10^-3 kcal/s. Como 1 kcal = 1000 cal, o fluxo é 7,26 cal/s. Portanto, o valor fica acima de 1 cal/s e abaixo de 10 cal/s, que é exatamente a faixa da alternativa B. Em provas, a armadilha costuma ser esquecer a conversão de kcal para cal ou errar a unidade da área em cm². Aqui, se você monta a conta com calma, o resultado cai certinho na faixa intermediária.