Transferência de Energia Térmica - Calor

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CIÊNCIAS DA NATUREZA
E SUAS TECNOLOGIAS
F B O N L I N E . C O M . B R
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Professor(a): Douglas gomes
assunto: Transmissão De energia Térmica – calor
frente: Física iii
OSG.: 118266/17
AULA 08
EAD – MEDICINA
Resumo Teórico
Introdução
Vimos anteriormente que a energia térmica é transferida 
espontaneamente das regiões de maior temperatura para as regiões 
de menor temperatura. Agora vamos estudar as formas como pode 
ocorrer o mecanismo de transferência de energia que chamamos calor.
Condução térmica
Experimente fazer brigadeiro utilizando uma colher completamente 
de inox (sem a proteção de madeira ou de plástico). Vai notar que, com 
o tempo, vai ficar insuportavelmente quente segurar a colher. A energia 
“entra” na colher pela extremidade em contato com o brigadeiro e é 
transferida a toda ela. Isso ocorre porque as moléculas do brigadeiro, 
aquecidas, colidem com as moléculas da extremidade da colher que 
está em contato com ele, havendo posteriormente transferência para a 
extremidade a menor temperatura.
Parte da energia de agitação dessas moléculas da extremidade 
em contato com o brigadeiro quente é transmitida às moléculas 
vizinhas através da interação (força), que existe entre elas e através das 
múltiplas colisões que ocorrem entre os elétrons “mais fracamente” 
ligados aos átomos.
muito agitada
Calor
agitada pouco agitada 02
38
-1
1-
JL
-F
V
É por esse motivo que os materiais que apresentam elétrons 
externos (da última camada) mais fracamente ligados aos átomos 
são melhores condutores de energia térmica: é o caso dos metais.
A madeira é um bom isolante térmico (ou um péssimo condutor). 
Por isso é utilizada para revestir os cabos dos talheres e das panelas. 
É interessante notar que a madeira é um mau condutor mesmo quando 
está vermelha de quente. Por esse motivo, é comum ver shows de 
pessoas que caminham descalças sobre brasa sem queimar os pés. 
Embora a temperatura da madeira seja suficientemente alta, o pouco 
tempo de contato faz com que haja pouco calor transferido da madeira 
para o pé, não o queimando.
Outro exemplo de mau condutor
G
in
a 
Sm
ith
/1
23
RF
/E
as
yp
ix
é o gelo. Por isso os esquimós constroem 
suas casas de gelo: os iglus. Mesmo 
estando a temperaturas baixas, o gelo 
dificulta a saída do calor de dentro do 
iglu para fora dele.
A maior parte dos líquidos e dos gases são maus condutores 
de calor. Sendo o ar um péssimo condutor de calor, materiais porosos 
também serão! É o caso dos cobertores de lã (a lã prende uma camada 
de ar entre os pelos) e do isopor.
Fluxo de calor na condução térmica (Lei de Fourier)
Quando usamos o termo “fluxo”, estamos fazendo alusão a 
uma transferência de certa quantidade de energia através de uma 
superfície. Contudo, é preciso que fique claro o fato de energia 
ser apenas uma propriedade escalar de um sistema que pode ser 
transferida, não se tratando, portanto, de um fluido.
Chama-se fluxo de calor (φ) a razão entre a quantidade de 
energia transferida através do mecanismo calor (Q) que atravessa um 
ponto do condutor e o intervalo de tempo em que isso ocorre (∆t). É 
usualmente medido em cal/s.
φ = Q
t∆
L
T Q1 T2
É possível demonstrar que, caso a energia térmica seja 
transferida apenas ao longo da barra homogênea, a temperatura cai 
linearmente ao longo dessa barra:
xL
T
T
1
T
2
T
1
 > T
2
O fluxo de calor (φ) é diretamente proporcional à diferença 
de temperatura entre os extremos (T
1
 – T
2
) e a área de secção reta (A); 
contudo, é inversamente proporcional ao comprimento (L).
φ = ⋅ ⋅ −k A T T
L
( )1 2
A constante k depende do material e é chamada de constante 
de condutividade térmica, medida em cal · s–1 · m–1 · °C–1.
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Módulo de estudo
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Observação:
Quando se trata de uma parede, a lei é igualmente 
válida, chamando e de espessura da parede e A a área da secção 
transversal da parede:
φ = ⋅ ⋅ −k A T T
e
( )1 2 A
e
t
1
t
2
φ
Convecção
Os líquidos e os gases transmitem calor principalmente por 
convecção.
Convecção é o processo de transferência de calor por meio do 
deslocamento de matéria do fluido de um local para outro.
Tal movimentação da matéria ocorre devido à diferença de 
densidade criada pelo desequilíbrio térmico entre as partes do sistema.
Em geral, as partes mais quentes são menos densas e tendem a 
subir, enquanto as partes mais frias são mais densas e tendem a descer.
Tendo em vista esses fatores, note que os processos de 
aquecimento por convecção devem ser feitos de baixo para cima. Por 
isso, colocam-se as panelas sobre o fogo e não abaixo dele!
Água fria 
torna-se mais
densa e desce.
Quente, menos densa,
a água sobe.
nte, menos densa,
a sobe.
a 
mais
desce.
a águua
No mesmo sentido, se o objetivo for resfriar através do processo 
d e c o n v e c ç ã o , i s s o d e v e r á 
ser feito de cima para baixo. É o caso da 
geladeira. O congelador situa-se na parte 
superior para receber o calor oriundo dos 
alimentos através da convecção. Depois 
de resfriado pelo congelador, o ar frio fica 
mais denso e desce para receber mais 
calor dos alimentos. Por esse motivo, a 
geladeira é feita de prateleiras vazadas 
(grades) que não devem ser recobertas com panos ou plásticos, 
justamente para facilitar o processo de convecção.
A convecção, juntamente com a diferença de calor específico 
entre areia e água, também explica o sentido das brisas nas 
proximidades da praia:
Ar frioAr quente
NoiteNoiteNoiteN it
Ar frio
Ar quente
DiaDiaDia
Durante o dia, a areia encontra-se à maior temperatura, 
irradiando calor para o ar acima dela, fazendo-o subir, deixando espaço 
para que o ar frio sobre as águas flua para a praia.
À noite, a água, que apesar de ter grande calor específico, 
passou o dia recebendo radiação solar, encontra-se à maior 
temperatura que a areia, demorando a resfriar. Por isso, inverte-se o 
sentido da brisa, que flui da praia para o mar.
Irradiação ou radiação
Sabemos que a condução ocorre preferencialmente em sólidos e 
que a convecção só pode ocorrer em fluidos (líquidos ou gases). Então 
fica a pergunta: como a energia térmica do Sol chega à Terra?
A energia térmica do Sol é transmitida à Terra através de ondas 
eletromagnéticas. Transmitida assim, recebe o nome de energia 
radiante. Isso é possível porque os campos elétrico e magnético podem 
existir em regiões onde não há matéria, ou seja, a energia radiante pode 
se propagar sem a necessidade de um meio material.
As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo com 
velocidade de c
m
s
= ⋅3 10
8
 e são classificadas de acordo com suas 
frequências ou comprimentos de onda. Lembrando a equação 
fundamental da ondulatória:
c = λf
Uma vez que c é constante, representando a velocidade das 
ondas, concluímos que o aumento de f (frequência da onda) implica 
a redução de λ (comprimento de onda):
c = λ ⋅ f = λf
02
50
-1
1-
JL
-F
V
Não se esqueça de que a frequência de uma onda depende 
da frequência de vibração da fonte 
que a originou. 
Por exemplo, se você 
chacoalhar uma corda com baixa 
frequência, irá produzir ondas 
de baixa frequência e compridas. 
Contudo, se você chacoalhar a 
mesma corda com uma maior 
frequência, irá produzir ondas de 
maior frequência e mais curtas.
São também ondas eletromagnéticas as ondas de rádio, as 
micro-ondas, a luz visível, a radiação ultravioleta, os raios X e os raios 
gama.
Ondas
de rádio
Ondas infravermelhas
Ondas luminosas
Emissão de energia radiante
É de constatação experimental que todas as substâncias a 
qualquer temperatura acima do zero absoluto emitem energia radiante 
e que a frequência de onda mais emitida é proporcional à temperatura 
absoluta T do emissor:
Frio
Médio
Quente
f
pico
~T
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Módulo de estudo
A superfície do Sol, por estar a altas temperaturas (comparadas 
às da superfície terrestre) emite ondas em alta frequência, grande 
parte nafaixa do espectro visível. Por outro lado, o planeta Terra 
está a temperaturas bem menores, de modo que a energia radiante 
emitida está a frequências mais baixas que a luz visível: radiações 
infravermelhas.
Radiações infravermelhas, quando atingem nossa pele, nos causa 
a sensação de calor, por isso, recebe o nome de radiação térmica.
Absorção de energia radiante
Todo bom emissor de radiação também é um bom absorvedor.
Além disso, nota-se que os corpos de cores mais escuras tanto 
emitem mais rapidamente radiação, quanto a absorvem.
Assim, corpos escuros aquecem mais rapidamente quando 
expostos ao sol e resfriam também mais rapidamente quando anoitece.
Superfícies claras têm comportamento oposto.
Superfícies espelhadas praticamente não absorvem a energia 
que as atinge, refletindo a maior parte.
Contudo, a seguinte regra é válida para todos: um corpo 
aumenta de temperatura quando está absorvendo mais do que está 
emitindo; e reduz a temperatura quando está emitindo mais do que 
está absorvendo.
IRRADIAÇÃO
CONDUÇÃO
CONVECÇÃO
AAAAAIAD
CONVECÇÃOCONVECÇÃOCONVECÇÃOONVECÇÃOCONVECÇÃOCO CÇ OC ÇO CÇ O
DDDDDDDAAAAAARARRRRRRRRRRRII
No fogão elétrico:
Radiação
Convecção
Condução
Penetra na atmosfera
terrestre?
Tipo de radiação
Comprimento de onda (m)
Escala aproximada do
comprimento de onda
Frequência (Hz)
104
103
Rádio
Prédios Humanos Borboleta
Ponta de
agulha Protozoários Moléculas Átomos
Núcleo
atômico
Micro-ondas Infravermelho Visível ultravioleta raios X raios gama
10–2 10–5 10–8 10–10 10–120.5 10–6
108
1 K 100 K 10.000 K 10.000.000 K
9.999.727 ºC9,727 ºC–173 ºC–272 ºC
1012 1015 1016 1018 1020
Temperatura dos 
objetos cuja radiação
mais emitida tem 
esse comprimento
de onda
Y YN N
x
Efeito estufa
O planeta Terra e sua atmosfera absorvem a energia irradiada 
pelo Sol. Essa energia irradiada pelo Sol é composta por ondas de 
frequências altas (luz visível, ultravioleta), por causa (como já vimos) de 
sua alta temperatura. A atmosfera é transparente em relação à maior 
parte dessa radiação, principalmente à luz visível, de forma que atinge 
a superfície do nosso planeta, sendo absorvida. 
TerraTerra
Ondas terrestres
longas
Ondas solares curtas
O Sol quente emite ondas curtas, 
enquanto a Terra fria emite ondas 
longas, a radiação terrestre. Vapor 
d'água, dióxido de carbono, e outros 
"gases do efeito estufa" presentes na 
atmosfera retêm calor que, de outra 
forma, seria irradiado da Terra para 
o espaço exterior.
A superfície da Terra re-irradia essas ondas, mas, como 
está a uma temperatura menor, o faz principalmente a frequências 
infravermelhas. Para esse tipo de radiação, a atmosfera é opaca, ou 
seja, os gases atmosféricos ficam absorvendo e reemitindo essas 
radiações de volta para a Terra, mantendo nossa superfície aquecida.
Isso é ótimo! Não fosse o efeito estufa, a temperatura média 
da superfície da Terra seria algo em torno de –18 °C.
Contudo, nosso maior problema ambiental é que gases como 
o dióxido de carbono (emitido na combustão) intensificam esse efeito, 
aumentando demasiadamente as temperaturas da superfície terrestre, 
causando o aquecimento global.
O efeito ganhou esse nome porque é semelhante ao que ocorre 
nas estufas de flores, que usam vidros como cobertura. Assim, o vidro é 
transparente à luz visível, mas opaca às ondas de calor, além de impedir 
a subida do ar quente por convecção, mantendo a temperatura interna 
acima do convencional.
Radiação com comprimento de onda
curto vinda do Sol transmitida através
do vidro
A energia irradiada
com comprimento de
onda longo não é
transmitida através do 
vidro e fica presa no interior
O vidro é transparente à radiação de comprimento de onda 
curto, mas é opaco à radiação de comprimento de onda longo. 
A energia “re-irradiada” pelas plantas tem comprimentos de onda longos 
porque as plantas estão a uma temperatura relativamente baixa.
De acorDo com a Wikipédia
Os gases de estufa dióxido de carbono (CO
2
), metano (CH
4
), 
óxido nitroso (N
2
O), CFC´s (CF
x
Cl
x
) absorvem alguma radiação 
infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam por sua vez 
alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, 
a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a 
que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30 °C mais quente do que 
estaria sem a presença dos gases «de estufa».
Um dos piores gases é o metano, cerca de 20 vezes mais 
potente que o dióxido de carbono, é produzido pela flatulência dos 
ovinos e bovinos, sendo que a pecuária representa 16% da poluição 
mundial. Cientistas procuram a solução para esse problema e estão 
desenvolvendo um remédio para tentar resolver o caso. Na Nova 
Zelândia pensou-se em cobrar-se taxas por vaca, para compensar o 
efeito dos gases emitidos.
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Módulo de estudo
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Frasco de Dewar
Um frasco de Dewar (também conhecido como vaso de Dewar 
ou garrafa de Dewar, popularmente chamado de garrafa térmica ou 
termos) é um objeto projetado para fornecer um isolamento térmico 
quase perfeito, dificultando as trocas de calor com o meio externo. Este 
objeto foi construído a primeira vez pelo físico e químico escocês James 
Dewar (1842-1923), no século XIX, com o intuito de conservar soluções 
químicas em temperatura constante. Quando enchido com um líquido 
quente ou frio, este frasco não permitirá que o calor escape ou entre 
facilmente, e o líquido permanecerá quente ou frio, respectivamente, 
por um longo tempo, muito mais do que em um recipiente comum. 
O frasco de Dewar geralmente é feito de vidro ou metal, e utiliza o 
princípio da dupla camada, ou seja, seria igual a uma garrafa menor 
dentro de outra maior, e estas duas seladas no mesmo gargalo. No 
espaço estreito entre elas existe algo próximo do vácuo, já que o ar 
é praticamente todo retirado, pois o vácuo impede a condução e a 
convecção do calor. A superfície interna do frasco externo e a superfície 
externa do frasco interno têm um revestimento reflexivo, geralmente 
metálico ou similar, para impedir que o calor seja transmitido através 
de radiação. Na teoria e idealmente falando, um frasco de Dewar 
poderia manter um determinado líquido em uma temperatura qualquer 
para sempre, sem que houvesse alterações, mas na prática isso não 
ocorre, pois de uma forma ou de outra ocorre alguma troca de calor.
Tampa
Vácuo
Líquido
( )
Paredes
Espelhadas
Esquema de funcionamento de um frasco de Dewar
Tampa: Impede o contato com o ar externo evitando assim o 
processo de convecção.
Paredes Espelhadas: Impedem o processo de radiação.
Vácuo: Impede o processo de convecção e condução, já que 
os mesmos não se propagam no vácuo.
As garrafas térmicas são vasos de Dewar. Acrescente-se que 
sempre se utilizam mecanismos para permitir a retirada do líquido em 
seu interior, sem que seja necessário abrir a tampa: roscas ou válvulas. 
Tal fato evita também a convecção.
Wikipédia, a enciclopédia livre
Exercícios
01. (Mack-SP) Uma panela de alumínio está sobre um bico de gás; 
a chama se distribui de forma sensivelmente uniforme sobre 
o fundo da panela, que tem área de 270 cm2 e espessura de 
3 mm. A panela contém água em ebulição, sob pressão normal. 
Verifica-se que, no estado estacionário, a água está vaporizando 
à razão de 250 g por minuto. O coeficiente de condutibilidade 
térmica do alumínio é de 0,5 cal · cm–1 · s–1 · °C–1 e o calor latente 
de vaporização da água é de 540 cal · g–1. Nessas condições, a 
temperatura (em °C) na face inferior do fundo da panela é:
A) 120 B) 115
C) 110 D) 105
E) 100
02. (Unifor/2014) Para diminuir os efeitos da perda de calor pela pele 
em uma região muito “fria” do país, Gabrielle realizou vários 
procedimentos. Assinale abaixo aquele que, ao ser realizado, 
minimizou os efeitos da perda de calor por irradiação térmica.
A) Fechou os botões das mangas e do colarinho da blusa que 
usava.
B) Usou uma outra blusa por cima daquela que usava.
C) Colocou um gorro,cruzou os braços e dobrou o corpo sobre 
as pernas.
D) Colocou um cachecol de lã no pescoço e o enrolou com duas 
voltas.
E) Vestiu uma jaqueta jeans sobre a blusa que usava.
03. Uma barra metálica tem comprimento de 80 cm e é envolvida 
lateralmente por material isolante térmico. Uma de suas extremidades 
encontra-se em contato com a chama de uma vela, fazendo-a 
atingir 200 ºC, a outra extremidade encontra-se a 80 ºC. 
Admitindo-se a propagação longitudinal da energia térmica, qual 
a temperatura em um ponto da barra a 50 cm da extremidade 
de maior temperatura?
A) 195 ºC
B) 175 ºC
C) 145 ºC
D) 125 ºC
E) 100 ºC
04. A inversão térmica é um fenômeno que dificulta a dispersão dos 
gases poluentes na atmosfera em dias muito frios. Em geral, as 
temperaturas decrescem com a altitude, sendo maiores próximas 
ao solo. Nesses dias frios, as temperaturas próximas ao solo 
também se encontram reduzidas, invertendo o gradiente de 
temperaturas, ou seja, fazendo que haja uma camada de ar, a 
maior temperatura acima da região próxima à superfície terrestre. 
Tal fato dificulta o processo de movimentação de massas gasosas 
(que ajudaria a dispersar os poluentes)conhecido como:
A) elevação da pressão atmosférica.
B) convecção térmica.
C) radiação térmica.
D) condução térmica.
E) criogenia.
05. (Enem) A refrigeração e o congelamento de alimentos são 
responsáveis por uma parte significativa do consumo de energia 
elétrica numa residência típica.
 Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser 
tomados alguns cuidados operacionais:
I. Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios 
entre eles, para que ocorra a circulação do ar frio para baixo 
e do ar quente para cima;
II. Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de 
gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca 
de calor no congelador;
III. Limpar o radiador (“gradena” na parte de trás) periodicamente, 
para que a gordura e a poeira que nele se depositam não 
reduzam a transferência de calor para o ambiente.
 Para uma geladeira tradicional, é correto indicar, apenas,
A) a operação I.
B) a operação II.
C) as operações I e II.
D) as operações I e III.
E) as operações II e III.
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Módulo de estudo
06. Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma 
pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a 
um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, 
foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada 
incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o 
experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: 
a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada 
ser desligada e atingir equilíbrio térmico com o ambiente.
TermômetroTermômetro
 A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em 
comparação à da branca, durante todo experimento, foi:
A) igual no aquecimento e igual no resfriamento.
B) maior no aquecimento e igual no resfriamento.
C) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
D) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
E) maior no aquecimento e maior no resfriamento.
07. Utilizou-se uma placa de alumínio para servir de base para uma 
chapa de lanchonete, onde seriam preparados hambúrgueres, 
ovos, bacon e outras coisas. Supondo que a parte inferior, 
aquecida pela chama de um sistema a gás, esteja a 220 ºC e que 
a parte superior esteja à temperatura ambiente de 20 ºC, qual 
seria o fluxo de calor através dessa chapa de regime estacionário 
permanente?
 Dados: Espessura: 5 mm; Largura: 60 cm; Profundidade: 
40 cm; Condutividade térmica do alumínio: 0,5 cal/(s cm ºC).
A) 480 cal/s B) 2400 cal/s
C) 48000 cal/s D) 24000 cal/s
E) 12000 cal/s
08. (Cefet-MG/2014)
reservatório
térmico
reservatório
térmico
coletores
solares
coletores
solares
 Na construção dos coletores solares, esquematizado na figura 
acima, um grupo de estudantes afirmaram que o tubo:
I. é metálico;
II. possui a forma de serpentina;
III. é pintado de preto;
IV. recebe água fria em sua extremidade inferior.
 E a respeito da caixa dos coletores, afirmaram que:
V. a base e as laterais são revestidas de isopor;
VI. a tampa é de vidro.
 Considerando-se as afirmações feitas pelos estudantes, aquelas 
que favorecem a absorção de radiação térmica nesses coletores 
são apenas:
A) I e V B) II e III
C) II e V D) III e VI
E) IV e V
09. (Enem) Na garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma 
contendo 330 mL de refrigerante, são mantidas em um refrigerador 
pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador 
com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está 
mais fria que a garrafa. É correto afirmar que
A) a lata está realmente mais fria, pois a cidade calorífica da garrafa 
é maior que a da lata.
B) a lata está de fato menos fria que a garrafa, pois o vidro possui 
condutividade menor que o alumínio.
C) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem a 
mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à diferença 
nos calores específicos.
D) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação 
é devido ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser 
maior que a do vidro.
E) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é 
devido ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior 
que a do alumínio.
10. (Enem/2014) Alguns sistemas de segurança incluem detectores 
de movimento. Nesses sensores, existe uma substância que se 
polariza na presença de radiação eletromagnética de certa região 
de frequência, gerando uma tensão que pode ser amplificada 
e empregada para efeito de controle. Quando uma pessoa se 
aproxima do sistema, a radiação emitida por seu corpo é detectada 
por esse tipo de sensor.
WENDLING, M. Sensores. Disponível em: www2.feg.unesp.br.
Acesso em: 7 de maio 2014 (Adaptado).
 A radiação captada por esse detector encontra-se na região de 
frequência
A) da luz visível. B) do ultravioleta.
C) do infravermelho. D) das micro-ondas
E) das ondas longas de rádio.
11. (Unirio) Para que a vida continue existindo em nosso planeta, 
necessitamos sempre do calor que emana do Sol. Sabemos que esse 
calor está relacionado a reações de fusão nuclear no interior desta 
estrela. A transferência de calor do Sol para nós ocorre através de:
A) convecção. B) condução.
C) irradiação. D) dilatação térmica.
E) ondas mecânicas.
12. (Unimontes/2011) Duas barras metálicas de comprimentos L
1 
e 
L
2 
, de materiais diferentes, estão acopladas (ver figura abaixo). 
A barra de comprimento L
1
 possui condutividade térmica k
1
, e a 
barra de comprimento L
2
 possui condutividade térmica k
2 
, sendo 
k
1
 > k
2
. As duas extremidades são mantidas a temperaturas fixas 
e diferentes, T
1 
e T
2
. Considere as três seções retas destacadas na 
figura. A seção reta 1 está na barra 1; a 2, na barra 2; a 3, na 
interface ou região de acoplamento das barras.
seção reta 1
L
1
L
2
T
1
T
2
seção reta 2seção reta 3
 Pode-se afirmar corretamente que:
A) o fluxo de calor na seção reta 1 é maior que o fluxo de calor 
na seção reta 2.
B) o fluxo de calor na seção reta 2 é maior que o fluxo de calor 
na seção reta 1.
C) o fluxo de calor na interface é nulo.
D) o fluxo de calor é o mesmo em qualquer uma das três seções 
retas.
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Módulo de estudo
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13. (UFSCar) Um grupo de amigos compra barras de gelo para um 
churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com algumas 
horas de antecedência, alguém sugere que sejam envolvidas num 
grosso cobertor para evitar que derretam demais. Essa sugestão:
A) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, derretendo-o 
ainda mais depressa.
B) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o 
ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta ainda mais 
depressa.
C) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor ao 
gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete.
D) faz sentido, porqueo cobertor facilita a troca de calor entre o 
ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento.
E) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor entre 
o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento.
14. (Unifor) Uma barra de cobre é envolvida com papel fino, e 
um copo de papel fino é cheio com água. A barra e o copo 
são postos em contato com uma chama, por algum tempo. 
Observa-se que o papel, em ambos os casos, não queima. Isso se deve:
A) à grande condutibilidade do cobre e ao elevado calor específico 
da água.
B) à alta condutibilidade do cobre e ao baixo calor específico da 
água.
C) ao elevado calor específico do cobre e à alta condutibilidade da 
água.
D) ao grande calor específico do cobre e à baixa condutibilidade da 
água.
15. (UFSM/2014) O inverno é caracterizado pela ocorrência de baixas 
temperaturas, especialmente nas regiões ao sul do Brasil. Por essa 
razão, é alto o índice de incidência de doenças respiratórias, de 
modo que a primeira recomendação é manter-se abrigado sempre 
que possível e agasalhar-se adequadamente.
 Considerando os aspectos termodinâmicos dos fenômenos 
envolvidos, analise as afirmações:
I. Os aquecedores devem ser mantidos próximos ao piso do 
ambiente, porque a condutividade térmica do ar é maior 
quando próximos à superfície da Terra;
II. Energia é transferida continuamente entre o corpo e as suas 
vizinhanças por meio de ondas eletromagnéticas;
III. O ato de encolher-se permite às pessoas diminuir sua área 
exposta ao ambiente e, consequentemente, diminuir a perda 
de energia.
 Está(ão) correta(s):
A) apenas I. B) apenas II.
C) apenas I e III. D) apenas II e III.
E) I, II e III.
Resoluções
01. 
e T = ?
100 ºC (ebulição)
e = 3 mm = 0,3 cm
A = 270 cm2
K = 0,5 cal
I
cm s ºC
 Se em um minuto (∆t = 1 min = 60 s) vaporizam-se 250 g de 
água, podemos encontrar primeiramente a quantidade de calor.
Q = mL = 250 g · 540 cal/g = 135000 cal
Logo, o fluxo de calor será:
φ = = =
Q
t
cal
s∆
135000
60
2250 cal/s
Utilizando a Lei de Fourier:
φ =
⋅ ⋅ −( )
⇒ =
⋅
⋅
+ =
=
⋅
⋅
+ = °
K A T
e
T
K A
T C
100
100
2250 0 3
0 5 270
100 105
ø e
,
,
 Resposta: D
02. A irradiação depende da temperatura do corpo e da área de 
exposição. Cruzando os braços e dobrando o corpo sobre as 
pernas, ela diminui essa área de exposição.
 Resposta: C
03. No regime estacionário, temos:
φ φ
θ θ θ θ
θ θ
AC CB
A C C C
C C
k A k A
= =
−( )
−
=
−( )
⇒
⇒
−( )
=
−( )
⇒
80 30 30
200
50
80
30
5θθ θ θ θC C C C C− = − ⇒ = ⇒ =400 600 3 8 1000 125º
 Resposta: D
04. Nos dias quentes, o ar que se encontra próximo ao solo é mais quente 
que o ar de camadas superiores. Assim, ocorre a convecção térmica. 
Nos dias frios, o ar próximo ao solo pode estar a temperaturas 
menores do que o ar das camadas superiores. Assim, não ocorre 
convecção térmica, não dispersando os poluentes.
 Resposta: B
05. I. Correta – O resfriamento dos alimentos ocorre principalmente 
devido à convecção do ar que circula no interior da geladeira. 
O ar quente (menos denso) sobe até o congelador, e o ar frio 
(mais denso) desce até os alimentos. Deixando espaços vazios, 
a convecção do ar é facilitada.
II. Incorreta – O gelo que se forma na parede do congelador 
funciona como material isolante, dificultando as trocas de calor 
com o ar aquecido pelos alimentos.
III. Correta – A energia térmica também retirada do interior da 
geladeira é irradiada para o interior da cozinha através da 
serpentina existente na parte traseira. A poeira e a gordura 
que, com o tempo, são depositadas na grade que fica atrás da 
geladeira, formam uma película que dificulta essa irradiação. 
Assim, a limpeza periódica dessa grade levaria à economia de 
energia.
 Resposta: D
06. A cor preta é caracterizada por ter maior absorção e (segundo 
Kirchoff) maior emissão que a cor branca. Assim, a garrafa preta 
absorve mais rapidamente a energia luminosa quando se acende 
a lâmpada, havendo maior taxa de variação de temperatura. Da 
mesma forma, quando apagada a lâmpada, a garrafa preta irá 
emitir energia mais rapidamente, tendo, assim, maior taxa de 
variação de temperatura, em módulo.
 Resposta: E
7 F B O N L I N E . C O M . B R
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OSG.: 118266/17
Módulo de estudo
07. Não se esqueça de transformar inicialmente 5 mm para 0,5 cm.
Aplicando a Lei de Fourier:
φ =
−( ) × ×( ) × −( )k A T
e
=
0,5 60 40 220 20
0,5
=
48000 cal
s
’ T
 Resposta: C
08. I. O tubo metálico é para favorecer a condução do calor para a 
água;
II. O tubo em forma serpentina aumenta o comprimento, 
favorecendo a absorção;
III. O tubo pintado de preto favorece a absorção;
IV. A água fria entra por baixo para haver convecção;
V. O isolamento é para evitar condução;
VI. O vidro é para evitar a condução para o meio externo.
 Resposta: B
09. Após muito tempo no interior do refrigerador, todos tendem a atingir 
o equilíbrio térmico. Assim, teriam a mesma temperatura. A sensação 
de maior frio que sentimos ao tocar o alumínio se deve ao fato de 
ele ser melhor condutor de calor, “retirando” mais rapidamente o 
calor de nossa mão, causando maior sensação de frio.
 Resposta: D
10. O corpo humano emite radiação predominantemente na faixa do 
infravermelho (ondas de calor) que é captada pelo detector.
 Resposta: C
11. A energia do Sol chega até a Terra através de irradiação 
eletromagnética pelo vácuo.
 Resposta: C
12. Toda a energia térmica que entra em uma extremidade sai pela 
outra, no regime estacionário permanente. Assim, a situação é 
semelhante à de resistores elétricos em série onde as correntes 
elétricas são iguais.
 Resposta: D
13. Ao contrário do que muitos pensam, o cobertor não é um 
aquecedor, mas um isolante térmico. Quando no inverno, vestido 
por uma pessoa, ele dificulta a transferência de calor do corpo para 
a atmosfera, fazendo com que a energia térmica obtida através da 
digestão dos alimentos não se perca para o ar frio, mantendo-a 
aquecida.
 No caso do gelo, vai dificultar a transferência de calor da atmosfera 
para o gelo, evitando, assim, o derretimento rápido.
 Resposta: E
14. A grande condutibilidade do cobre faz com que o calor não 
se concentre em uma determinada região dele, espalhando-se 
rapidamente por todo o metal, evitando o aquecimento. Já no 
caso da água, devido ao grande calor específico dela, dificulta o 
aumento de temperatura, impedindo o papel de atingir a energia 
de ativação para iniciar a combustão.
 Resposta: A
15. I. Incorreta. Os aquecedores devem ser mantidos próximos ao 
piso do ambiente para gerar corrente convectiva: o ar quente 
sobe e o ar frio desce, aquecendo o recinto.
II. Correta. É o que ocorre no processo da transferência de calor 
por irradiação.
III. Correta. Quanto menor a superfície de troca, menor a perda 
de energia térmica.
 Resposta: D
SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: DOUGLAS GOMES
DIG.: GEORGENES – REV.: AMÉLIA