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Uma forma experimental para medir a condutividade térmica de um material usado como isolante é construir uma caixa com esse material. No seu interior, é colocado um aquecedor elétrico de potência conhecida que mantém a temperatura interna superior à externa.
Qual é o coeficiente de condutividade térmica do material e o fluxo de calor através de uma de suas faces?
a) coeficiente de condutividade térmica do material: 7,5 · 10-3 W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 50 W
b) coeficiente de condutividade térmica do material: 9,5 · 10-3 W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 60 W
c) coeficiente de condutividade térmica do material: 7,0 · 10-3 W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 3'0 W
d) coeficiente de condutividade térmica do material: 7,0 · 10-4 W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 50 W
e) Não sei.
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Para determinar o coeficiente de condutividade térmica e o fluxo de calor através de uma das faces do material isolante, precisamos aplicar a lei de Fourier para condução de calor, que é dada pela fórmula: \[ Q = k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{d} \] onde: - \( Q \) é o fluxo de calor (em Watts), - \( k \) é o coeficiente de condutividade térmica (em W/m°C), - \( A \) é a área da face do material (em m²), - \( \Delta T \) é a diferença de temperatura entre o interior e o exterior (em °C), - \( d \) é a espessura do material (em m). Como não temos valores específicos para \( A \), \( \Delta T \) e \( d \), não podemos calcular diretamente os valores. No entanto, podemos analisar as alternativas dadas. Vamos considerar que o fluxo de calor \( Q \) é uma constante que depende da potência do aquecedor. Assim, a relação entre o coeficiente de condutividade térmica e o fluxo de calor deve ser consistente. Analisando as alternativas: - a) 7,5 · 10⁻³ W/m °C; 50 W - b) 9,5 · 10⁻³ W/m °C; 60 W - c) 7,0 · 10⁻³ W/m °C; 30 W - d) 7,0 · 10⁻⁴ W/m °C; 50 W A opção que parece mais razoável, considerando que o fluxo de calor deve ser proporcional ao coeficiente de condutividade térmica e que a maioria dos valores está na mesma ordem de grandeza, é a) coeficiente de condutividade térmica do material: 7,5 · 10⁻³ W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 50 W. Portanto, a resposta correta é a) coeficiente de condutividade térmica do material: 7,5 · 10⁻³ W/m °C; fluxo de calor através de uma de suas faces: 50 W.

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