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Questão 99 do ENEM 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H9 · Física: Propagação de calor: condução, convecção e irradiação

Na cidade de São Paulo, as ilhas de calor são responsáveis pela alteração da direção do fluxo da brisa marítima que deveria atingir a região de mananciais. Mas, ao cruzar a ilha de calor, a brisa marítima agora encontra um fluxo de ar vertical, que transfere para ela energia térmica absorvida das superfícies quentes da cidade, deslocando-a para altas altitudes. Dessa maneira, há condensação e chuvas fortes no centro da cidade, em vez de na região de mananciais. A imagem apresenta os três subsistemas que trocam energia nesse fenômeno.

Esquema ilustrando a interação entre o Sol no canto superior esquerdo, a brisa marítima representada por três linhas de corrente no centro à direita e a ilha de calor representada pela silhueta de prédios na parte inferior.

No processo de fortes chuvas no centro da cidade de São Paulo, há dois mecanismos dominantes de transferência de calor: entre o Sol e a ilha de calor, e entre a ilha de calor e a brisa marítima.

VIVEIROS, M. Ilhas de calor afastam chuvas de represas. Disponível em: www2.feis.unesp.br. Acesso em: 3 dez. 2019 (adaptado).

Esses mecanismos são, respectivamente,

  1. A
    irradiação e convecção.
  2. B
    irradiação e irradiação.
  3. C
    condução e irradiação.
  4. D
    convecção e irradiação.
  5. E
    convecção e convecção.
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Resolução comentada

Há três formas de transferir calor: condução (contato direto entre partículas, comum em sólidos), convecção (movimento de massas de fluido, com o ar quente subindo e o frio descendo) e irradiação (ondas eletromagnéticas, que não precisam de meio material).

Analise cada par do enunciado:

  1. Sol → ilha de calor: entre os dois existe o vácuo do espaço, sem matéria. Só a irradiação atravessa o vácuo, então a energia chega à cidade por ondas eletromagnéticas.

  2. Ilha de calor → brisa marítima: o texto diz que há "um fluxo de ar vertical, que transfere para ela energia térmica" e a desloca para altas altitudes. O ar aquecido pelas superfícies quentes sobe, carregando a energia junto com o próprio movimento do ar. Isso é convecção.

Portanto, os mecanismos são, respectivamente, irradiação e convecção.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Btrata a transferência da ilha de calor para a brisa como irradiação, mas o texto descreve um fluxo de ar vertical, isto é, convecção.
  • Cnão há contato entre sólidos entre o Sol e a cidade, então não é condução, e a segunda etapa é convecção, não irradiação.
  • Dinverte os mecanismos: o Sol transmite calor pelo vácuo por irradiação, e a convecção ocorre entre a cidade e a brisa.
  • Ea convecção exige meio material, que não existe entre o Sol e a Terra; nesse trecho a transferência é por irradiação.

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

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