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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 48 do ENEM 2013

1º dia · Ciências da Natureza · H22 · Física: Propagação de calor: condução, convecção e irradiação

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 atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

Esquema do experimento mostrando, sobre uma base plana, uma garrafa PET branca à esquerda e uma garrafa PET preta à direita, cada uma com um termômetro inserido pelo gargalo. Entre elas, no ponto médio, há uma lâmpada incandescente acesa. Acima, o texto "Termômetro" com setas indicando para ambos os termômetros.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi

  1. A
    igual no aquecimento e igual no resfriamento.
  2. B
    maior no aquecimento e igual no resfriamento.
  3. C
    menor no aquecimento e igual no resfriamento.
  4. D
    maior no aquecimento e menor no resfriamento.
  5. E
    maior no aquecimento e maior no resfriamento.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Um corpo escuro absorve mais radiação que um corpo claro, que reflete boa parte dela. Pela mesma razão, o corpo escuro também emite radiação com mais eficiência: bom absorvedor é bom emissor.

Analisando cada etapa:

  1. Lâmpada acesa (aquecimento): as duas garrafas estão à mesma distância da lâmpada e recebem a mesma radiação. A preta absorve mais, então sua temperatura sobe mais rápido. A taxa de variação é maior na garrafa preta.

  2. Lâmpada apagada (resfriamento): as garrafas cedem calor ao ambiente até o equilíbrio térmico. Essa perda ocorre em grande parte por radiação, e a superfície preta é a melhor emissora. Ela então esfria mais rápido que a branca, e a taxa de variação também é maior.

Como a garrafa preta esquenta mais rápido e esfria mais rápido, a taxa de variação da temperatura dela é maior nos dois momentos.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa B engana quem pensa só na absorção e esquece que a superfície preta também emite melhor, esfriando mais rápido.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aignora que a cor da superfície altera a absorção e a emissão de radiação.
  • Bvê que a preta absorve mais, mas esquece que ela também emite mais e esfria mais rápido.
  • Cinverte o aquecimento (a preta absorve mais, não menos) e ainda ignora a emissão.
  • Dacerta o aquecimento, mas supõe que a preta esfria mais devagar, quando bom absorvedor é bom emissor.

Assunto: Propagação de calor: condução, convecção e irradiação.

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Ver como caiu na prova Questão 48 no caderno Azul do ENEM 2013

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