Exercícios de Transmissão de Calor - Física com o BFFísica com o BF

Tente resolver cada exercício antes de abrir a resposta. As resoluções ficam disponíveis logo abaixo de cada questão.

Questões desta lista

Questão 1

Unicamp 2026

A uniformidade da temperatura em um ambiente refrigerado depende, além do bom funcionamento do aparelho de ar condicionado, de uma instalação adequada, visando a uma transferência de calor eficiente. Isso pode ser verificado pelo instalador utilizando um termômetro de infravermelho para inspecionar diferentes áreas do recinto. Analise as afirmativas 1, 2, 3 e 4 sobre os mecanismos de transferência de calor: condução, convecção e radiação.

1) A transferência de calor por condução térmica pode ocorrer tanto no vácuo quanto em um meio material.

2) A taxa de condução de calor em uma barra não depende da diferença entre as temperaturas de suas extremidades.

3) A convecção consiste no transporte de energia térmica de uma região para outra por meio do deslocamento de uma massa de fluido.

4) A transferência de calor por radiação térmica pode ocorrer tanto no vácuo quanto em um meio material.

As afirmativas corretas são:

A.1 e 2.
B.1 e 4.
C.2 e 3.
D.3 e 4.

Ver resposta e resolução da questão 1

Resposta: D

Análise das afirmativas.

[1] Falsa. A condução térmica é o mecanismo de transferência de energia cinética das partículas (átomos e moléculas) devido à interação e colisão. Para que isso ocorra, é necessária a presença de um meio material (sólido, líquido ou gás). A condução não ocorre no vácuo, pois não há partículas para transmitir a energia por contato ou colisão.

[2] Falsa. A taxa de condução de calor $(\dot{Q}),$ de acordo com a Lei de Fourier, é dada por: $\dot{Q} = \frac{k \cdot A \cdot ΔT}{L}$

Onde:

$\dot{Q}$ é a taxa de condução de calor

k é a condutividade térmica do material;

A é a área da seção transversal;

L é o comprimento da barra;

$ΔT$ é a diferença de temperatura entre as extremidades da barra.

Portanto, a taxa de condução de calor é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre as extremidades da barra.

[3] Verdadeira. A convecção é a transferência de calor que ocorre em fluidos (líquidos e gases) e envolve o transporte de energia pela movimentação da própria massa do fluido. Isso pode ser devido a diferenças de densidade (convecção natural) ou por um meio externo como uma bomba ou ventilador (convecção forçada).

[4] Verdadeira. A radiação térmica é a transferência de energia na forma de ondas eletromagnéticas (principalmente infravermelho). Como as ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar, a radiação é o único mecanismo de transferência de calor que pode ocorrer no vácuo (exemplo: calor do Sol chegando à Terra). Ela também ocorre em meios materiais transparentes ou semitransparentes.

Alternativa correta: [D].

Questão 2

Uea 2025

Com as mãos úmidas, uma pessoa removeu uma bandeja de gelo do congelador e notou que seus dedos grudaram sobre a superfície dos cubos de gelo. Isso ocorreu pelo fato de que a água, associada à umidade nos dedos da pessoa, congelou-se ao tocar os cubos de gelo.

Afirma-se que, nesse processo,

A.as temperaturas tanto dos cubos de gelo quanto da água nos dedos da pessoa diminuíram.
B.o calor foi transferido da água nos dedos da pessoa para os cubos de gelo.
C.a temperatura dos cubos de gelo foi transferida para a água nos dedos da pessoa.
D.a temperatura da água nos dedos da pessoa foi transferida para os cubos de gelo.
E.o calor foi transferido dos cubos de gelo para a água nos dedos da pessoa.

Ver resposta e resolução da questão 2

Resposta: B

Como a água nos dedos da pessoa congelou ao entrar em contato com os cubos de gelo, houve uma transferência de calor da substância de maior temperatura para a de menor temperatura, ou seja, da água nos dedos da pessoa para os cubos de gelo.

Questão 3

Ime 2025

Em uma prática de laboratório, a superfície externa de uma parede é integralmente recoberta com um material isolante térmico. Por sua vez, a superfície interna encontra-se exposta a uma chama.

Dados:

• condutividade térmica da parede: 3 W/(m.◦C);

• condutividade térmica do material isolante: 0,02 W/(m.◦C);

• espessura da parede: 15 cm;

• espessura do material isolante: 4 mm;

• temperatura na superfície livre do isolante: 45 ◦C;

• temperatura na superfície da parede em contato com a chama: 295 ◦C;

• calor latente de fusão do gelo: 336 J/g;

• dimensões da parede e da camada isolante: 2m×0,84 m.

A massa de gelo máxima, em kg, que a energia incidente na parede é capaz de fundir em uma hora de experimento é:

Ver resposta e resolução da questão 3

Resposta: D

Fluxo de calor:

$Φ = (\frac{ΔT}{\frac{L_{parede}}{K_{parede}} + \frac{L_{isolante}}{K_{isolante}}}) A = (\frac{295 - 45}{\frac{0, 15}{3} + \frac{0, 004}{0, 02}}) \cdot 2 \cdot 0, 84 \Rightarrow Φ = 1680 W$

Em uma hora, a massa de gelo que pode ser fundida é de:

$Φ = \frac{mL}{Δ t} \Rightarrow m = \frac{Φ Δ t}{L} = \frac{1680 \cdot 3600}{336}$
$m = 18000 g = 18 kg$

Questão 4

Enem Reaplicação COP 30 (PA) 2025

Um engenheiro foi contratado para determinar o tipo de material usado na construção das paredes de uma sala. Com base em um estudo do fluxo de calor através da parede, é possível deduzir qual é o tipo de material. Sabe-se que o fluxo de calor q é igual ao produto das grandezas: constante k (condutividade térmica), área da parede A (na qual o calor flui por condução), variação de temperatura ΔT (variação entre temperatura externa e interna) e o inverso do comprimento ℓ (da espessura da parede).

Esse engenheiro fez uma medição e obteve os seguintes dados:

– fluxo de calor q = 400 kcal/h;

– área da parede A = 10 m²;

– espessura da parede ℓ = 0,2 m;

– variação da temperatura ΔT = 10°C

Com esses valores, determinou a condutividade térmica k desse material, em kcal / (h·m·°C).

O quadro apresenta cinco tipos de materiais existentes, com suas respectivas condutividades.

Tipo de material	k
I	0,25
II	0,80
III	1,25
IV	2,00
V	4,00

O material determinado pelo engenheiro para ser utilizado nas paredes foi o do tipo

Ver resposta e resolução da questão 4

Resposta: B

De acordo com o enunciado, a constante k é dada por:

$q = \frac{k \cdot A \cdot ΔT}{ℓ}$
$400 = \frac{k \cdot 10 \cdot 10}{0, 2}$
$k = 0, 8 kcal / h \cdot m \cdot ° C$

Portanto, o material determinado pelo engenheiro foi o do tipo II.

Questão 5

Enem Reaplicação COP 30 (PA) 2025

As temperaturas nas regiões urbanas e rurais de uma mesma cidade podem diferir significativamente. Isso ocorre, principalmente, pela diferença entre os níveis de irradiação térmica das duas regiões. Considerando que o nível de irradiação térmica nas regiões urbanas pode até mesmo superar o valor percentual de 95%, uma opção viável para minimizar esse processo e melhorar o conforto térmico no interior das residências consiste em pintar o telhado com tinta branca.

Essa opção é viável porque reduz a

A.capacidade térmica do material.
B.convecção térmica abaixo do telhado.
C.reflexão da radiação solar pelo telhado.
D.absorção de radiação solar pelo telhado.
E.condução térmica através da superfície do telhado.

Ver resposta e resolução da questão 5

Resposta: D

A cor branca reduz a absorção da radiação solar, motivo pelo qual pintar o telhado com esta cor aumentaria o conforto térmico no interior das residências.

Questão 6

Enem 2025

TEXTO I

As mariposas

As mariposa, quando chega o frio

Fica dando volta em volta da lâmpida pra se esquentá. [sic]

BARBOSA, A. Reviva: Adoniran Barbosa. São Paulo: Som Livre, 2002 (fragmento).

TEXTO II

As mariposas se aproximam das lâmpadas atraídas pela luz, pois, sendo basicamente criaturas noturnas, estão adaptadas a seguir o brilho da lua, em um processo conhecido como orientação transversal. Assim, o que o sambista Adoniran Barbosa, no Texto I, descreve não é a causa, mas sim uma das consequências possíveis dessa aproximação. De fato, o calor gerado pelas lâmpadas, sobretudo as incandescentes, pode aquecer as mariposas.

HERTZBERG, R. Por que as mariposas são tão atraídas por luzes fortes? National Geographic, nov. 2020 (adaptado).

Nesse contexto, o processo de transferência de calor para as mariposas que independe da presença de fluidos é a

Ver resposta e resolução da questão 6

Resposta: C

A alternativa correta é a C, uma vez que o fenômeno de irradiação térmica se caracteriza justamente por ser capaz de realizar o transporte de energia sem depender da existência de um meio material ou fluido para ocorrer.

Diferentemente dos mecanismos de condução e convecção, que exigem obrigatoriamente a presença de matéria para a propagação do calor, a irradiação utiliza ondas eletromagnéticas, permitindo que o aquecimento chegue até as mariposas mesmo através do vácuo ou do ar.

Questão 7

Utfpr 2024

Considerando o conceito de transferência de calor: “CALOR = energia transferida para ou de um sistema, unicamente por diferença de temperatura.” é INCORRETO afirmar:

A.A condutividade térmica de um dado material pode ser definida como a taxa de transferência de calor através de uma unidade de comprimento de dado material, por unidade de área, por unidade de diferença de temperatura.
B.Diferentes materiais armazenam calor de modo distinto, e define-se a propriedade calor específico como a medida da capacidade do material de armazenar energia térmica.
C.Os mecanismos fundamentais da transferência de calor são: condução, convecção e irradiação.
D.A condução é um processo pelo qual o calor flui de uma região de temperatura mais alta para uma região de temperatura mais baixa, dentro de um meio (sólido, líquido ou gás) ou entre meios diferentes em contato físico direto. Na condução, a energia é transmitida por comunicação molecular direta, sem o apreciável deslocamento das moléculas.
E.Na radiação, qualquer superfície com temperatura acima de 0° kelvin emite radiação térmica. Define-se como corpo negro uma superfície que absorve totalmente ou parcialmente a radiação que incide sobre ela.

Ver resposta e resolução da questão 7

Resposta: E

Define-se como corpo negro uma superfície que absorve totalmente a radiação que incide sobre ela.

Questão 8

Uece 2024

O copo Stanley (copo térmico) consiste em um dispositivo muito comum que pode ilustrar princípios fundamentais da física relacionados à transferência de calor e isolamento térmico. Ele é famoso pelo fato de funcionar como um bom isolante térmico mantendo as bebidas quentes ou frias por longos período de tempo. Sobre as propriedades térmicas do copo Stanley são feitas as seguintes afirmações:

I. Suas paredes duplas separadas por vácuo ajudam a evitar trocas de calor entre o líquido contido no copo e o meio externo.

II. A corrente de convecção tende a se estabelecer mais facilmente quando o copo contém líquido gelado, sendo necessário o uso de tampa para evitá-la.

III. A superfície interna do copo Stanley é construída com um material que tende a evitar trocas de calor ou irradiação térmica.

É correto o que se afirma somente em

A.I e II.
B.I e III.
C.II.
D.III.

Ver resposta e resolução da questão 8

Resposta: B

Justificando o que for necessário.

[I] Correta. O vácuo evita a condução e a convecção.

[II] Incorreta. Pelo contrário, o líquido gelado, mais denso, tende a ficar no fundo do copo tornando mais difícil a formação de uma corrente convectiva.

[III] Correta.

Questão 9

Uea-sis 1 2024

Uma das características que deve ser levada em consideração para a utilização de um material em um produto é a sua condutividade térmica. Um exemplo de material que é classificado como bom condutor de calor é

A.a lã, utilizada na fabricação de roupas, cobertores e edredons.
B.a borracha, presente nos trajes usados por mergulhadores e surfistas.
C.a manta de fibra de vidro, que preenche o interior das paredes de geladeiras.
D.o isopor, do qual são feitas caixas térmicas para transporte de alimentos.
E.o aço, empregado nas chapas para preparação de hambúrgueres em lanchonetes.

Ver resposta e resolução da questão 9

Resposta: E

Os metais são caracterizados pela excelente condução de calor e eletricidade, portanto o aço sendo uma liga de ferro e carbono com adição de outros metais que proporcionam características especiais para cada fim de destino, é uma liga utilizada para chapas de preparo de lanches rápidos.

Questão 10

Uea 2024

Uma vaporeira de bambu é um utensílio de cozinha que se as_semelha a uma série de peneiras empilhadas, formando um corpo cilíndrico com o fundo aberto, conforme as figuras 1 e 2.

A configuração da vaporeira permite que os alimentos sejam cozidos por meio do vapor de água.

(www.procook.co.uk. Adaptado.)

Como pode ser observado no esquema da figura 2, a vaporeira de bambu é colocada no interior de uma panela de metal contendo água. O calor da chama do fogão é transferido através do material da panela para a água por __________.

A água aquecida começa a vaporizar, de forma que, por __________, transporta o calor para o interior da vaporeira de bambu e cozinha os alimentos.

As lacunas do texto são preenchidas, respectivamente, por:

A.condução – irradiação.
B.convecção – condução.
C.condução – convecção.
D.convecção – irradiação.
E.irradiação – condução.

Ver resposta e resolução da questão 10

Resposta: C

A transferência de calor nos sólidos (material da panela) ocorre por condução.

O vapor aquecido sobe por convecção, fenômeno que ocorre nos fluidos devido a diferença de densidades.