Um menino está ajudando sua mãe na cozinha. Ela lhe pede que tire do fogo uma panela que já estava lá há bastante tempo, em fogo baixo, orientando-lhe que tome cuidado para não se queimar, buscando tocar apenas no cabo de madeira, e não na base de metal da panela.
A mãe lhe fez essa recomendação porque o metal, em relação à madeira, apresenta maior
A) calor específico.
B) energia interna.
C) temperatura.
D) condutividade térmica.
E) coeficiente de dilatação térmica.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Física (Termologia, especificamente condução de calor)
Nível da Questão:
Médio
Gabarito:
Alternativa D) Condutividade térmica
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da Questão (essencial):
O enunciado descreve uma situação na qual a mãe pede que o filho segure a panela pelo cabo de madeira, em vez de tocar na parte de metal, para evitar queimaduras. A pergunta questiona qual grandeza física do metal, em comparação à madeira, é maior e justifica a recomendação.
🔹 Explicação Detalhada:
A questão solicita a identificação da propriedade física que faz o metal conduzir calor mais rapidamente do que a madeira, tornando o manuseio do cabo de madeira mais seguro.
✔ Palavras-Chave:
- Condução de calor
- Condutividade térmica
- Materiais (metal vs. madeira)
📌 Objetivo da Questão:
Reconhecer que o metal apresenta maior condutividade térmica em relação à madeira, o que explica por que a panela de metal esquenta muito mais rápido do que o cabo de madeira.
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Essenciais:
- Condução de Calor:
🔹 É o processo de transferência de calor através de colisões entre partículas em um material. Materiais como metais possuem elétrons livres que facilitam a condução, resultando em alto fluxo de calor. - Condutividade Térmica:
🔹 Grandeza física que mede quão facilmente um material transfere calor. Metais têm alta condutividade térmica; madeira tem condutividade térmica bem menor, o que a torna um isolante mais eficaz. - Aplicação Prática:
🔹 Ao encostar em objetos metálicos quentes, a mão recebe rapidamente grande quantidade de calor, levando a queimaduras. Já a madeira, por ser má condutora, não transmite calor tão rápido.
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
A mãe adverte o filho para segurar a panela apenas pelo cabo de madeira, enfatizando que o metal está muito quente. Essa recomendação reflete a diferença de condutividade entre metal (alta) e madeira (baixa).
✔ Frases-Chave do Enunciado:
- “Ela lhe pede que tire do fogo uma panela…”
- “orientando-lhe que tome cuidado para não se queimar…”
- “buscando tocar apenas no cabo de madeira”
🔹 Relação com os Conteúdos:
O enunciado exemplifica um caso cotidiano de condução de calor. A panela, por ser metálica, conduz calor intensamente, enquanto o cabo de madeira não esquenta tanto.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
📌 Resolução Passo a Passo:
- Diferença de Materiais:
- O metal (na base da panela) esquenta rapidamente e transmite calor à mão se for tocado.
- A madeira (cabo) esquenta pouco, pois sua condutividade térmica é menor.
- Consequência para a Temperatura Percebida:
- No metal, o calor flui com facilidade, aumentando o risco de queimadura.
- Na madeira, o calor se dissipa lentamente, sendo mais seguro de manusear.
- Justificativa Física:
- Se a panela metálica está no fogo, ela se mantém a alta temperatura. Ao tocar, a transferência de calor para a mão ocorre rapidamente.
- Com madeira, essa transferência é mais lenta, permitindo segurar o cabo sem queimar a mão.
- Conclusão Parcial:
- Portanto, o metal tem maior condutividade térmica em comparação à madeira, explicando a recomendação materna.
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Reescrita das Alternativas:
A) Calor específico
- ❌ O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g do material em 1 °C. Não é o fator determinante na transmissão rápida do calor.
B) Energia interna
- ❌ Refere-se à soma das energias das partículas de um corpo, mas não explica por que o metal esquenta a mão rapidamente.
C) Temperatura
- ❌ Ter a mesma fonte de calor não implica que o metal “tenha temperatura maior” que a madeira; ambos podem estar na mesma temperatura, mas a sensação de calor ao toque difere pela condutividade.
D) Condutividade térmica
- ✅ É a propriedade que faz o calor fluir mais depressa através do metal do que pela madeira.
E) Coeficiente de dilatação térmica
- ❌ Mede quanto o material se expande com a variação de temperatura, mas não tem relação direta com a rapidez de transferência de calor.
✅ Alternativa Correta: D) Condutividade térmica.
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
- O metal, ao ser exposto ao fogo, atinge altas temperaturas e transmite calor muito rapidamente para a mão de quem encosta.
- A madeira, com condutividade térmica baixa, não permite uma transferência de calor tão rápida, sendo mais segura para o manuseio.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
D) Condutividade térmica.
🔍 Resumo Final:
A mãe recomenda segurar o cabo de madeira porque o metal conduz calor com muito mais eficiência, podendo provocar queimaduras. Assim, o metal apresenta maior condutividade térmica em comparação à madeira.
