ATIVIDADE+AVALIATIVA_01-RESPOSTAS TRABALHO TRANSFERENCIA DE CALOR E MASSA

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ATIVIDADE AVALIATIVA ① – TRANSFERÊNCIA DE CALOR – MARÇO/2020 
VALOR = 300 PONTOS DA PARCIAL 01 – RESPOSTAS 
 
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QUESTÕES DISSERTATIVAS: 
1) O que é o Calor? Qual a sua unidade de medida? O que é Caloria? Cite exemplos? 
O calor é a energia térmica em trânsito devido à diferença de temperatura existente, fluindo espontaneamente 
do sistema de maior para o de menor temperatura. 
Para medir as quantidades de calor distribuídas entre os sistemas, utilizaremos o joule (J), que é a unidade de 
energia no SI, ou outra de uso bastante comum em Termologia, que é a caloria (cal). Uma caloria é a quantidade 
de calor trocada por 1 g de água no estado líquido quando sofre variação de 1 ºC em sua temperatura. 
A relação entre essas unidades é: 1 cal = 4, 186 J. Esse valor resulta de um experimento em que James Prescott 
Joule (1818-1889) descreve como o trabalho mecânico pode ser convertido em calor. 
2) Explique o experimento de Joule? 
 
3) O que é o BTU? 
Além do joule, da caloria e do quilowatt-hora, há outras unidades de energia, cada qual adequada a determinado 
contexto. Os aparelhos de ar condicionado costumam trabalhar com a unidade BTU (British Termal Unit), 
correspondente ao calor que aquece 1 lb de água, variando sua temperatura em 1 ºF. 1 BTU == 252 cal 
4) Explique a propagação do Calor? 
O calor flui espontaneamente do sistema físico mais quente para o menos quente; ou seja, do sistema de 
temperatura maior para o de menor. Esse fluxo se encerra quando o equilíbrio térmico (condição em que as 
temperaturas se igualam) é alcançado. 
 
5) Quais são as 3 formas de propagação do Calor? 
Há três processos de propagação de calor: 
• condução; • convecção; • irradiação. 
 
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6) O que é Condução Térmica? De exemplos de materiais condutores e não condutores? 
A condução térmica é a propagação de calor na qual a energia (térmica) se transmite de partícula para partícula. 
Nessa forma de propagação, ocorrem colisões entre as partículas (como átomos e moléculas), alterando sua 
agitação térmica. 
 bons condutores: metais em geral, como prata, ouro, alumínio, latão e aço; 
 maus condutores: gelo, água líquida, madeira, lã, papel, vidro, isopor, borracha, couro, ar seco, concreto etc. 
7) O que é Convecção Térmica? 
convecção e é a propagação de calor na qual a energia térmica se transmite mediante o transporte de matéria. 
Logo, nessa forma de propagação, acontece o deslocamento de partículas de uma posição para outra, portanto 
observável somente em meios fluidos, ou seja, em meios líquidos e gasosos. 
8) Explique a Inversão Térmica? 
O fenômeno natural da inversão térmica é uma alteração do sentido de movimentação das correntes atmosféricas, 
por convecção. Quando isso ocorre sobre as grandes cidades, temos um problema sério, porque é pela convecção 
que são espalhados os poluentes. 
9) O que é Irradiação? 
A irradiação ou radiação térmica é a propagação de calor na qual a energia (térmica) se transmite através de ondas 
eletromagnéticas. Nessa forma de propagação, a velocidade das ondas é extremamente elevada em vários meios 
materiais, como o ar, o vidro, a água. 
10) Defina o efeito estufa 
O efeito estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente 
transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, 
ficando os outros 65% retidos na Terra. Isso se deve principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases 
como o dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrogênio e ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1 
% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos. 
11) Como foi criada a garrafa térmica, em que se baseia? 
 
12) O que significa o Fluxo de Calor por Condução? 
É fluxo de energia térmica, que mede a propagação do calor segundo determinada forma (condução, convecção ou 
irradiação), calculamos a quantidade de calor Q que atravessa uma dada área A em um intervalo de tempo Lit. 
Definimos, então, o fluxo de calor Ø através da razão: Ø = Q/∆t 
13) Explique a Lei de Fourier? 
O matemático francês Jean Baptiste Joseph Fourier estabeleceu a relação entre os fatores vistos anteriormente. Em 
um regime estacionário de condução em que a propagação de energia térmica é constante através de um material 
condutor homogêneo, o fluxo de calor é: 
• diretamente proporcional à área da secção transversal A e à diferença de temperatura ∆t entre as extremidades; 
• inversamente proporcional à distância entre as extremidades ou espessura. 
O fluxo de calor, expresso em termos dessas variáveis, é: Ø = k. A· ∆t/e 
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14) Qual a relação entre a Radiação Térmica e a Lei de Stefan Boltzmann? 
A lei de Stefan-Boltzmann estabelece que o poder emissor de um corpo negro em equilíbrio térmico a certa 
temperatura absoluta T é proporcional a T4 (T elevada à quarta potência). 
15) Quais são os efeitos do Calor 
Quando um corpo troca calor com sua vizinhança, pode sofrer variações nas dimensões, pode variar sua 
temperatura e/ou ter seu estado físico alterado. Esses são os efeitos da passagem do calor. 
16) Qual a diferença entre calor sensível e calor latente 
Calor sensível é o calor trocado que faz com que uma substância sofra variação somente de temperatura. 
O calor trocado que altera o estado físico de uma substância, com a temperatura permanecendo constante, recebe o 
nome de calor latente. 
17) Explique a fórmula de calor latente 
A expressão matemática do calor latente é o produto: Qt = m • L 
18) Qual a relação da troca de calor e a lei geral 
A soma algébrica das quantidades de calor trocadas entre n corpos em um sistema termicamente isolado é nula: Q, + 
Q2 + Q3 + ... + Qn = O 
19) O que é a Condução Unidirecional em Regime Estacionário? 
A condução de calor é dita unidimensional quando o fluxo de calor é transferido apenas em uma direção. 
20) Explique a figura abaixo: Mecanismo molecular de condução de calor em um gás confinado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PROBLEMAS PROPOSTOS: 
21- As paredes duplas e espelhadas do interior de uma garrafa térmica exercem que função para manter a 
temperatura interna constante durante certo tempo? O que aconteceria se essa garrafa fosse espelhada só na face 
externa? 
O espelho dificulta a irradiação. Se fosse espelhada apenas na face externa não matéria as bebidas frias. 
 
22- Um fogão a gás tem um queimador que fornece uma quantidade de calor sensível em fluxo constante de 10 
kcal/min. Em quanto tempo é aquecido o volume de 0,2 litros de 10°C à 80°C, se há uma perda de 30% de calor para 
o ambiente? Pesquise os dados que forem necessários. 
como no enunciado não consta a substância a se aquecida, vamos considerar como sendo a água. 
dados: 
φ=10kcal/min=10000cal/mim 
V=0,2L=200g 
θ₀=10°C 
θ=80°C 
c=1,0cal/g°C 
 
variação de temperatura: 
Δθ=θ-θ₀ 
Δθ=80-10 
Δθ=70°C 
 
Cálculo do calor necessário para que haja uma variação de 70°C: 
Q=m.c.Δθ 
Q=200.1.70 
Q=14000cal 
 
Cálculo do calor recebido pela substancia: 
 
Como são perdidos 30% do calor: 
100%------------------>10000cal 
70%------------------>Q 
 
Q=10000.70/100 
Q=7000cal 
 
Conclui-se que o fluxo de calor passa a ser de φ=7000cal/min 
 
Cálculo do tempo de aquecimento: 
7000cal---------------->1min 
14000cal----------->Δt 
 
Δt=14000/7000 
Δt=2minutos 
 
23- Coloque uma pizza brotinho ou sanduiche de queijo para esquentar no forno 
elétrico, sobre uma folha de papel-alumínio, até que o queijo derreta, você sabe 
que essa altura o forno elétrico está bem quente e, ao tirar o lanche, pode 
queimar-se. Porém, puxar o lanche pelo pape-alumínio é mais seguro, uma vezque este parece estar frio. Por que isso acontece? 
Como a folha de papel alumínio é fina e seu calor específico é baixo, apenas uma 
pequena quantidade de calor passa para a nossa mão quando a tocamos. 
 
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24- Uma pequena estufa de plantas tem a temperatura interna de 30°C, enquanto a externa é de 10°C. As paredes 
tem a condutividade térmica de 0,0015 cal/s.cm.°C, tendo 0,3cm de espessura e 10.000 cm² de área, calcule o fluxo 
de calor através das paredes. 
Fluxo de calor (φ) = Coeficiente de condutibilidade térmica (K) x Área da parede (A) x (Variação de temperatura (ΔΘ) 
/ Espessura ou comprimento (L) 
φ = K . A . (ΔΘ / L) 
φ = 0,0015 . 10000 . (30 - 10 / 0,3) 
φ = 1000 cal/s 
 
O resultado final vem em calorias por segundo porque o coeficiente dado vem em cal/s.cm.°C. E como o coeficiente 
também vem em cm, e as unidades de medida da parede também, não foi preciso converter. O coeficiente muitas 
vezes é dado em J/s.cm.°C ou ainda em J/s.m.°C ou ainda em cal/s.m.°C. Há que tomar sempre atenção à unidade de 
medida do coeficiente. 
As 1000 cal/s podem ser transformadas para J/s , valendo cada caloria aproximadamente 4,18 J, temos 1000 x 4,18 = 
418000 J/s que é igual 418000 Watts = 418 KW 
 
Questão b) 
O fluxo de calor ainda pode ser calculado através da expressão φ = Q / Δt 
Onde φ é o fluxo de calor. Q = Quantidade de calor (em calorias ou Joules) e Δt é a diferença de tempo.(em 
segundos) 
Essa expressão serve agora para calcular a questão b) 
φ = Q / Δt 
1000 = Q / 60 
Q = 1000 . 60 = 60 000 cal 
 
25- Um bloco de cobre, de massa 0,1Kg, é aquecido de 5°C para 65°C. Dado o seu calor específico igual a 0,094 
cal/g.°C, calcule: 
A) A quantidade de calor sensível que o bloco recebe 
B) A capacidade térmica desse bloco 
a)o calor sensível é dado por: 
Q=m.c.Δt 
Q=100 . 0,094 . (65- 5) 
Q=9,4 . 60 
Q= 564 cal 
 
b) a capacidade térmica é dado por: 
C= m.c 
C=100 . 0,094 
C= 9,4 cal/ t °C 
 
26- Os raios infravermelhos ficam retidos dentro de uma estufa de plantas porque: 
A) Eles não se propagam mais pelo ar quente. 
B) A convecção evita que eles sejam irradiados. 
C) O vidro dificulta a sua passagem, impedindo que saia da estufa. 
D) Ocorre inversão térmica dentro da estufa. 
E) Não existe vácuo no interior da estufa. 
 
 
27- Um operador colocar 200 litros de água em um tanque e verificou a temperatura com um termômetro, ele leu 
20°C. Depois aquece 5 litros de água à 100°C e mistura no tanque. Sua intenção era que a água aumenta a 
temperatura para ficar entre 25°C e 30ºC para iniciar o processo de fabricação. Será que o objetivo do operador foi 
atingido? Qual terá sido a temperatura de equilíbrio da mistura final de água no tanque. 
A) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 25°C. 
B) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 22°C. 
C) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 20°C. 
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D) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 27°C. 
E) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 29°C. 
 
 
 
28- A parede de um forno industrial é construída em tijolo refratário com 0,15 m de espessura, cuja condutividade 
térmica é de 1,7 W/m.K. Medidas efetuadas ao longo da operação em regime estacionário revelam temperaturas de 
1400 K e 1150 K nas paredes interna e externa, respectivamente. Com base nessas informações, a taxa de calor 
perdida através de uma parede que mede 0,5 m por 1,2 m é de: ⱷ= A * K * (ΔT) / e 
 
(A) 1900 W. (B) 1700 W. (C) 1400 W. (D) 1200 W. (E) 2100 W. 
 
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ⱷ = A * K * (ΔT) / e 
ⱷ = (0,5 * 1,2) * 1,7 * (1400 - 1150) / 0,15 
ⱷ = 0,6 * 1,7 * 250 / 0,15 
ⱷ = 255 / 0,15 
ⱷ = 1700W 
 
29- O diagrama de temperatura por tempo ilustrado na figura abaixo, se refere ao que acontece quando uma barra de 
metal de 100g de massa recebe calor de uma fonte de potência constante à razão de 200 cal/min. Com base nas 
informações, determine: a quantidade de calor sensível recebida pela barra nos 5 minutos iniciais e o calor específico 
do metal, respectivamente: 
 
(A) Qs=1000 cal e c = 0,25 cal/g°C 
(B) Qs=1000 cal e c = 0,35 cal/g°C 
(C) Qs=10000 cal e c = 0,25 cal/g°C 
(D) Qs=10000 cal e c = 2,50 cal/g°C 
(E) Qs=1 kcal e c = 0,025 cal/g°C 
 
 
 
 
 
 
 
 
30- (UFSCar-SP) Um recipiente cilíndrico de vidro tem área da base relativamente pequena se 
comparada com a sua altura. Ele contém água, à temperatura ambiente, até quase a sua borda. A 
seguir, ele é colocado sobre a chama de um fogão, como ilustra a figura 1. A transmissão do calor 
através das moléculas da água, durante seu aquecimento, ocorre apenas por: 
A) condução; 
B) convecção; 
C) irradiação; 
D) condução e convecção; 
E) convecção e irradiação. 
Resposta: A convecção é um tipo de transmissão de calor que ocorre em líquidos e gases. 
 
31- (UEA-AM) Devido ao forte calor em Manaus, é comum a instalação de aparelhos de ar 
condicionado, principalmente em locais públicos fechados. O ar resfriado por esses aparelhos troca 
calor com o ambiente interno, principalmente por: 
A) convecção e esse processo necessita de um meio material para realizar-se. 
B) convecção e esse processo ocorre nos meios materiais e no vácuo. 
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C) irradiação e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo. 
D) condução e esse processo depende da umidade do ar, que é um meio material. 
E) condução e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo. 
Resposta: Como dito antes, a convecção é o tipo de transmissão de calor que ocorre em líquidos e gases, portanto, 
esse processo de transferência de energia não pode ocorrer no vácuo. 
 
32- Marque a alternativa que justifica corretamente o fato de os aparelhos de ar-condicionado serem instalados 
sempre próximos ao teto dos ambientes passíveis de refrigeração. 
A) A instalação é feita na parte superior para que o ar frio se mantenha próximo ao teto e deixe a sensação térmica 
do ambiente mais agradável. 
B) Se forem instalados em posições próximas ao chão, o tempo de resfriamento do ambiente será muito rápido, o 
que gera mudanças bruscas na temperatura e pode ocasionar problemas de saúde decorrentes de choques 
térmicos. 
C) Os aparelhos de ar-condicionado são instalados próximos ao teto a fim de garantir a ocorrência da convecção, na 
qual as massas de ar frio descem e dão lugar às massas de ar mais quente. 
D) Instalados em posições superiores, os aparelhos de ar-condicionado garantem a troca de calor por meio da 
condução térmica. 
E) Se os aparelhos forem instalados em posições próximas ao chão, o ambiente nunca será completamente 
refrigerado. 
Resposta: O ar na região superior do recinto é resfriado primeiro, tornando-se mais denso que as massas de ar 
próximas ao solo. A diferença de densidade garante a descida do ar frio e a ascensão do ar quente, resfriando o 
ambiente de forma mais rápida. 
 
33- Marque a alternativa correta a respeito do fenômeno da convecção. 
A) A convecção é caracterizada pela passagem de calor de molécula a molécula de um material 
B) Esse fenômeno é o único responsável pela ocorrência do efeito estufa. 
C) Esse fenômeno é caracterizado pelo transporte de calor através das ondas eletromagnéticas 
D) A convecção pode ser definida como o transporte de massa motivado por variações de temperatura. 
E) A convecção ocorre em qualquer tipo de material. 
Resposta: A convecção pode ser definida como o transporte de massa motivado por variações de temperatura. Esse 
processo de transferênciade calor ocorre somente em líquidos e gases. 
 
34. O balanço de energia é a primeira etapa na análise de problemas que envolvem a transferência de energia entre 
dois pontos. No caso da transferência de calor, a energia térmica estará em trânsito da região de maior temperatura 
para a de menor temperatura. 
Assinale a alternativa que resume a interpretação do balanço de energia aplicado na condução do calor. 
A) O balanço de energia em um elemento de volume diferencial leva em consideração o fato de que a energia não 
pode ser destruída nem criada. Isto quer dizer que todas as taxas que entram no sistema em análise, somada 
com a ‘’geração’’ (por exemplo, devido a uma reação química) deve ser igual à soma de todas as taxas de calor 
que partem do elemento considerado e da eventual taxa de acúmulo de energia no sistema. 
B) O balanço de energia em um elemento de volume diferencial leva em consideração as energias presentes no 
interior do elemento e as diferentes formas de energias na redondeza do elemento diferencial, de tal forma que 
a soma de todas essas energias representa o conteúdo de energia interna do material. 
C) O balanço de energia representa a soma de todas as formas de energia que podem estar presentes em um 
elemento diferencial. Quando aplicada no caso da condução de calor, deve-se desconsiderar apenas as formas 
térmicas de energia. 
D) O termo da taxa de acúmulo de energia no elemento diferencial está relacionado ao aumento de temperatura 
no elemento. Quando o termo é positivo significa que a temperatura está diminuindo no interior do sistema. 
E) O balanço de energia não pode considerar o termo de geração de energia, visto que é impossível que a energia 
térmica, ou qualquer outra forma de energia, seja gerada. Isto é uma clara violação da primeira lei da 
termodinâmica. 
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35- Colocando-se uma das extremidades de uma barra metálica numa chama e segurando-se a outra com a mão, 
sente-se que está se torna cada vez mais quente, embora não esteja em contato direto com o fogo. Diz-se que o 
calor atinge o extremo mais frio da barra por condução através do material. 
Analise as seguintes considerações: 
I. As moléculas na extremidade quente aumentam a intensidade de suas vibrações à medida que a temperatura 
desta extremidade aumenta. 
II. Quando as moléculas colidem com as moléculas vizinhas, transferem uma parte de sua energia, de modo que a 
temperatura vai aumentando em pontos distantes da extremidade quente. 
III. A energia do movimento térmico passa de molécula a molécula, enquanto cada molécula passa a ter uma nova 
posição após cada choque. 
IV. A condução ocorre quando as partes de um corpo tiverem obrigatoriamente temperaturas diferentes. 
Avaliando as afirmativas anteriores, assinale a alternativa CORRETA: 
A) Apenas as alternativas II, III e IV estão corretas. 
B) Apenas a alternativa III está correta. 
C) Apenas a alternativa II está correta. 
D) Apenas a alternativa I está correta. 
E) Apenas as alternativas I, II e IV estão corretas. 
 
36- A condução é um processo pelo qual o calor se transmite ao longo de um meio material, como efeito da 
transmissão de vibração entre as moléculas. As moléculas mais energéticas (maior temperatura) transmitem energia 
para as menos energéticas (menor temperatura). Há materiais que conduzem o calor rapidamente, como por 
exemplo, os metais. Tais materiais são chamados de bons condutores. Segurando uma barra de metal que tem uma 
extremidade sobre uma chama, rapidamente o calor é transmitido para nossa mão. Por outro lado há materiais nos 
quais o calor se propaga muito lentamente. Tais materiais são chamados isolantes. 
Com base nessas informações, pode-se afirmar que a transferência de calor por condução depende 
A) do tipo de material, da emissividade e da espessura do material. 
B) da espessura do material, da entalpia do processo de transferência de calor e do tipo de material. 
C) da geometria do material, do tipo de material e do coeficiente de convecção. 
D) da espessura do material, da entropia do processo de transferência de calor e do tipo de material. 
E) da geometria do material, da espessura do material e do tipo de material. 
 
37- Transferência de calor por condução é a transferência de energia através de uma substância, sólido ou fluido, 
como resultado da presença de um gradiente de temperatura dentro da substância. 
De acordo com as informações apresentadas na tabela a seguir, faça a associação dos fenômenos de transferência 
de calor por condução apresentados na coluna A com suas respectivas definições na coluna B. 
 
COLUNA A COLUNA B 
I. Difusividade térmica. 
II. Condutividade térmica. 
III. Condições de contorno. 
IV. Condução de calor 
unidimensional. 
1. Expressões matemáticas das condições térmicas nas fronteiras. 
2. Representa o quão rápido o calor se propaga através do material. 
3. É uma propriedade de transporte, fornece uma indicação da taxa na 
qual a energia é transferida pelo processo de difusão. 
4. Vidro de uma janela grande e um fio de resistência elétrica. 
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Assinale a alternativa que apresenta a associação CORRETA entre as duas colunas. 
A) I-4, II-1, III-3, IV-2. 
B) I-2, II-4, III-1, IV-3. 
C) I-2, II-3, III-4, IV-1. 
D) I-2, II - 3, III-1, IV-4. 
E) I-1, II-2, III-3, IV-4. 
 
38- O dinossauro stegosaurus viveu na era Jurássica, há cerca de 150 milhões de anos, e tinha duas fileiras de 
grandes (e bizarras) placas ósseas nas costas. Por um certo tempo, os cientistas pensavam que as placas eram uma 
espécie de armadura para proteger o vegetariano dos predadores. Sabemos agora que o sangue fluía através das 
placas, e elas podem ter agido como um radiador de carro. O coração bombeava sangue através das placas, e estas 
agiam como aletas de refrigeração para resfriar o sangue para baixo. 
Considerando a aplicação das aletas, analise as afirmativas a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso: 
( ) As aletas são utilizadas na prática para aumentar a transferência de calor a partir da superfície. 
( ) As aletas são construídas com materiais bons condutores de calor, tais como, cobre e alumínio. 
( ) As aletas são utilizadas para produzir equipamentos de troca térmica mais eficientes, reduzindo tamanho e 
custos. 
( ) As aletas expõem uma superfície maior à transferência de calor por condução. 
Agora, assinale a alternativa correta. 
A) V – F – V – V. 
B) V – V – V – V. 
C) F – F – V – V. 
D) F – F – F - V. 
E) V – V –V – F. 
 
39- A transferência de calor ocorre quando dois ou mais corpos que estão em temperaturas diferentes são colocados 
em contato, ou em um mesmo local, fazendo com que a energia térmica de um corpo seja transferida para outro. 
Esta transferência de calor pode acontecer de três maneiras diferentes, por condução, convecção ou irradiação. 
Com relação à forma de transferência de calor por condução, complete as lacunas da sentença a seguir: 
Condução é a transferência de energia das partículas ____________ energéticas de uma substância para partículas 
vizinhas adjacentes ____________ energéticas, como resultado da interação entre elas. A condução pode ocorrer 
em sólidos, líquidos e gases. Em líquidos e gases, a condução deve-se às colisões e ____________ das moléculas em 
seus movimentos aleatórios. Nos sólidos, ela acontece por causa da combinação das ____________ das moléculas 
em rede, e a energia é transportada por elétrons livres. 
Agora, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto. 
A) menos, mais, difusões e vibrações. 
B) mais, menos, transferências e energias. 
C) mais, menos, difusões e energias. 
D) mais, menos, difusões e vibrações. 
E) menos, mais, transferências e energias.