Questão de Física — Calorimetria — FGV 2026

Transferência de calor em tubulação de vapor

Gabarito: letra C. A perda de energia na superfície externa de uma tubulação de vapor saturado, que opera acima da temperatura ambiente, ocorre por convecção (o ar aquecido em contato com a parede sobe, sendo substituído por ar mais frio) e por irradiação térmica (a parede quente emite radiação infravermelha para o ambiente). Esses são os dois mecanismos que dissipam calor da superfície quente para o meio mais frio, conforme o enunciado.

A questão cobra a identificação dos mecanismos de transferência de calor que atuam na superfície externa de uma tubulação quente exposta ao ar. Vamos entender cada um:

• Convecção: é a transferência de calor entre uma superfície sólida e um fluido em movimento (líquido ou gás). No caso, o ar em contato com a parede quente da tubulação aquece, torna-se menos denso e sobe, sendo substituído por ar mais frio — criando correntes de convecção natural. O calor é levado da parede para o ar.

• Radiação térmica: é a emissão de ondas eletromagnéticas (principalmente infravermelho) por um corpo devido à sua temperatura. Todo corpo com temperatura acima do zero absoluto emite radiação; quanto maior a temperatura, maior a taxa de emissão. A parede quente da tubulação irradia calor para o ambiente mais frio.

• Condução: é a transferência de calor através de um meio material sólido (ou estacionário) por contato molecular. Na tubulação, a condução ocorre na espessura da parede do tubo, mas não é o mecanismo que dissipa energia da superfície externa para o ambiente — ela apenas transporta o calor do interior para a superfície.

A pegadinha da banca está em inverter o sentido da transferência: o calor flui da parede quente para o ar ambiente, nunca o contrário, pois o calor sempre se propaga do corpo de maior temperatura para o de menor. Além disso, a condução na parede é um mecanismo interno, não de dissipação para o ambiente.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que a convecção e a irradiação ocorrem do ar ambiente para a parede externa. Isso inverte o sentido natural da transferência de calor: como a tubulação está acima da temperatura ambiente, o calor flui da parede (mais quente) para o ar (mais frio), e não o contrário. A convecção e a radiação são mecanismos que dissipam energia da superfície quente para o meio, exatamente o oposto do que a alternativa propõe.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A condução na espessura da parede do tubo é um mecanismo interno de transporte de calor, que leva a energia do vapor para a superfície externa. Mas a perda de energia para o ambiente ocorre a partir da superfície, por convecção e radiação. A condução não dissipa calor diretamente para o ar; ela apenas alimenta a superfície, que então perde calor pelos outros dois mecanismos.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A superfície externa da tubulação, estando mais quente que o ar ambiente, perde energia por convecção (o ar aquecido em contato sobe, criando correntes) e por irradiação térmica (emissão de radiação infravermelha). Esses são os dois mecanismos que dissipam calor da superfície para o ambiente, conforme o enunciado. A alternativa descreve exatamente o fenômeno físico.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A condensação do vapor no interior do tubo é um processo que libera calor latente (o vapor cede energia ao condensar), mas isso ocorre dentro da tubulação e não é um mecanismo de dissipação de energia da superfície externa para o ambiente. A condensação é um fenômeno interno, que mantém a temperatura do vapor, mas não explica a perda de calor para o ar externo.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Reações exotérmicas no vapor não são um mecanismo de transferência de calor. O vapor saturado não sofre reações químicas exotérmicas relevantes nesse contexto; a perda de energia é puramente física, por convecção e radiação na superfície. Essa alternativa confunde o fenômeno com uma reação química, que não ocorre no vapor de água em uma tubulação.

Gabarito: letra C