Questão 44 (1º semestre) da UFG 2010

Question

Um automóvel possui uma mistura aquosa em seu sistema de arrefecimento. Essa mistura é bombeada fazendo circular o calor do motor até o radiador, onde o calor é dissipado para o meio ambiente. Um motorista liga o motor desse automóvel e parte para sua viagem. Decorridos 10 minutos, ele observa, no indicador de temperatura do painel, que a mistura chega ao radiador com 90\ ^\circ\text{C} e permanece em torno desse valor durante a viagem. Isso ocorre porque

A
o radiador dissipa mais calor do que o motor produz.
B
o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura da mistura aquosa.
C
o motor libera menos calor quando aquecido acima dessa temperatura.
D
o motor para de produzir calor acima dessa temperatura.
E
o radiador dissipa menos calor acima dessa temperatura.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 44 (1º semestre) da UFG 2010

1º semestre · Física: Propagação de calor: condução, convecção e irradiação

Um automóvel possui uma mistura aquosa em seu sistema de arrefecimento. Essa mistura é bombeada fazendo circular o calor do motor até o radiador, onde o calor é dissipado para o meio ambiente. Um motorista liga o motor desse automóvel e parte para sua viagem. Decorridos 10 minutos, ele observa, no indicador de temperatura do painel, que a mistura chega ao radiador com 90\ ^\circ\text{C} e permanece em torno desse valor durante a viagem. Isso ocorre porque

A
o radiador dissipa mais calor do que o motor produz.
B
o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura da mistura aquosa.
C
o motor libera menos calor quando aquecido acima dessa temperatura.
D
o motor para de produzir calor acima dessa temperatura.
E
o radiador dissipa menos calor acima dessa temperatura.

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Resolução comentada

A temperatura da mistura ficar estável (em torno de 90\ ^\circ\text{C}) indica que o sistema chegou a um equilíbrio dinâmico: a quantidade de calor que o motor fornece à mistura por unidade de tempo é igual à que o radiador dissipa para o ambiente.\n\nPor que isso acontece? A taxa de dissipação de calor depende da diferença de temperatura entre a mistura e o ar externo (lei de resfriamento de Newton):\n\n

\Phi \propto (T_{mistura}-T_{ambiente})

\n\nCom isso, o processo segue estas etapas:\n\n1. No início, o motor aquece a mistura e a temperatura sobe.\n2. Conforme a mistura esquenta, a diferença de temperatura em relação ao ambiente aumenta, e o radiador passa a dissipar mais calor.\n3. Ao chegar a cerca de 90\\ ^\circ\text{C}, a potência dissipada se iguala à potência produzida pelo motor.\n4. A partir daí, o calor que entra é igual ao que sai e a temperatura deixa de variar.\n\nPortanto, a estabilização ocorre porque o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura da mistura, até que a dissipação compense a produção.\n\nAs demais alternativas contradizem isso: o motor continua produzindo calor, e o radiador não dissipa mais do que o motor produz (senão a mistura esfriaria).\n\nAlternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

ASe o radiador dissipasse mais do que o motor produz, a temperatura cairia; no equilíbrio as duas taxas são iguais.
CO motor não reduz a produção de calor por causa da temperatura da mistura.
DO motor continua em funcionamento e produzindo calor; nada o faz parar nessa temperatura.
EInverte a relação: a dissipação aumenta, e não diminui, com a temperatura.

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

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Questão 44 no caderno 1ª etapa da UFG 2010

Fonte: UFG 2010 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗