Questão de Engenharia Mecânica — Termodinâmica — FGV 2022

Transferência de calor: condução, convecção e radiação

Gabarito: letra B. A sequência correta é 2, 1 e 3: a radiação é a transferência por ondas eletromagnéticas que independe do meio; a convecção ocorre pelo escoamento de um fluido que transporta energia; e a condução exige um gradiente de temperatura em meio estacionário. A questão cobra a definição conceitual dos três mecanismos básicos de transferência de calor.

Os três mecanismos de transferência de calor são fenômenos físicos distintos, e a banca explora exatamente a capacidade de diferenciá-los pelas suas características essenciais. Vamos fixar cada um:

• Condução: transferência de energia por contato molecular direto, sem movimento macroscópico do meio. Ocorre em sólidos, líquidos e gases, mas exige um meio material estacionário — é regida pela Lei de Fourier, que relaciona o fluxo de calor ao gradiente de temperatura e à condutividade térmica do material.

• Convecção: transferência de energia pelo movimento de um fluido (líquido ou gás), que carrega consigo a energia térmica. Pode ser natural (devido a diferenças de densidade causadas pela temperatura) ou forçada (quando o escoamento é induzido por bombas, ventiladores etc.).

• Radiação: transferência de energia por ondas eletromagnéticas, que não necessita de meio material — propaga-se inclusive no vácuo. É regida pela Lei de Stefan-Boltzmann, que relaciona a potência emitida por um corpo à sua temperatura.

A pegadinha clássica da banca é inverter as definições de condução e convecção, pois ambas envolvem meio material. A diferença crucial: na condução o meio está estacionário (a energia se propaga por vibração molecular), enquanto na convecção há escoamento do fluido (transporte de massa). A radiação, por sua vez, é a única que dispensa o meio — por isso a primeira lacuna é dela.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A sequência 1, 2 e 3 coloca a convecção na primeira lacuna, mas a primeira característica é "transferência por ondas eletromagnéticas, que ocorre independentemente do meio" — isso é radiação, não convecção. A convecção exige fluido em movimento, não ondas eletromagnéticas.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A sequência 2, 1 e 3 corresponde exatamente às definições: radiação (2) para ondas eletromagnéticas independentes do meio; convecção (1) para escoamento de fluido transportador de energia; condução (3) para gradiente de temperatura em meio estacionário. É a única opção que respeita as três características na ordem apresentada.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A sequência 2, 3 e 1 troca a segunda e a terceira lacunas: coloca a condução (3) na segunda lacuna, que descreve escoamento de fluido (convecção), e a convecção (1) na terceira, que descreve meio estacionário (condução). A banca inverte os dois mecanismos que envolvem meio material.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A sequência 3, 1 e 2 coloca a condução (3) na primeira lacuna, mas a primeira característica é ondas eletromagnéticas independentes do meio — isso é radiação, não condução. A condução exige meio material estacionário.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A sequência 3, 2 e 1 coloca a condução (3) na primeira lacuna (que é radiação) e a radiação (2) na segunda (que é convecção). Nenhuma das três posições está correta.

Gabarito: letra B