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Questão de Física — Física Térmica - Termologia — VUNESP 2025

FísicaFísica Térmica - Termologia
Código
vu106779
Banca
VUNESP
Órgão
SEDUC-SP
Ano
2025
Nível
Superior
Cargo
Professor de Educação Básica II - Física - QM 2018
Apesar das variações térmicas do ambiente, o corpo humano é capaz de manter sua temperatura através de diferentes processos de produção e transmissão de calor. A transpiração é um desses processos e permite ao corpo liberar cerca de 2448 kJ/kg de suor que evapora.Estima-se que, em média, liberamos 25 mL de suor por hora. Se a densidade do suor for aproximada a 1 g/mL, em uma hora, a taxa de transferência de calor do corpo humano para o ambiente por meio da evaporação é:
  1. A60 W.
  2. B41 W.
  3. C17 W.
  4. D3 W.
  5. E98 W.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — 17 W.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Resolução

Gabarito: letra C — a conta chega a 17 W — alternativa C.

A ideia por trás

A transpiração é o mecanismo pelo qual o corpo libera calor: o suor, ao evaporar, absorve energia do organismo sem que a temperatura mude. Essa energia é o calor latente de vaporização, que mede quantos joules são necessários para transformar 1 kg de líquido em vapor — no caso do suor, 2448 kJ/kg, ou seja, 2.448.000 J por quilo.

A energia envolvida na mudança de fase é Q = m·L, onde m é a massa de suor evaporado e L é o calor latente. Quanto maior a massa ou o calor latente, maior a energia retirada do corpo. A taxa de transferência de calor, ou potência, é P = Q/Δt, que diz quantos joules são liberados por segundo — unidade watt (W).

Esta questão pede a potência média da evaporação: primeiro calculamos a massa de suor por hora usando a densidade, depois a energia com o calor latente, e por fim dividimos pelo tempo em segundos. O ponto crítico é converter tudo para o Sistema Internacional (kg, J, s).

O que a questão dá

  • calor latente de vaporização do suor = 2448 kJ/kg

  • volume de suor liberado por hora = 25 mL

  • densidade do suor = 1 g/mL

  • tempo = 1 hora

O que queremos: a taxa de transferência de calor (potência) por evaporação do suor em uma hora

Passo 1 — Calcular a massa de suor por hora

A fórmula da energia Q = m·L exige a massa em quilogramas, mas o enunciado dá o volume em mililitros. A densidade é a ponte entre volume e massa: densidade = massa/volume, então massa = densidade × volume.

Por que esta fórmula: m = d × V é a definição de densidade, rearranjada. Como a densidade é 1 g/mL, cada mililitro de suor pesa 1 grama.

m=d×Vm = d \times V

De onde vem cada valor: dd = enunciado: 1 g/mL · VV = enunciado: 25 mL

m=1×25=25 gm = 1 \times 25 = \boxed{25\ \text{g}}
NÃO CAIA NESSA!

Esquecer que a densidade é 1 g/mL e tentar usar outro valor, ou confundir mL com L — aqui 25 mL = 25 g, mas se fosse 25 L seria 25.000 g.

Passo 2 — Passar a massa para quilogramas

O calor latente L está em kJ/kg, ou seja, por quilograma. Para multiplicar m por L, a massa precisa estar em kg — se deixarmos em gramas, o resultado sai 1000 vezes maior.

Por que esta fórmula: 1 kg = 1000 g, então para converter de gramas para quilogramas dividimos por 1000. Como o quilograma é a unidade maior, o número diminui.

mkg=mg1000m_{kg} = \frac{m_{g}}{1000}

De onde vem cada valor: mgm_{g} = passo 1: 25 g

mkg=251000=0,025 kgm_{kg} = \frac{25}{1000} = \boxed{0{,}025\ \text{kg}}
NÃO CAIA NESSA!

Usar 25 kg em vez de 0,025 kg — isso daria uma energia 1000 vezes maior e uma potência absurda.

Passo 3 — Calcular a energia liberada na evaporação

Com a massa em kg, podemos usar o calor latente para descobrir quanta energia o corpo perde ao evaporar essa massa de suor. Essa é a energia que sai do corpo na forma de calor.

Por que esta fórmula: Q = m·L é a relação fundamental da mudança de fase: a energia é diretamente proporcional à massa e ao calor latente. Não há outra fórmula para calor latente.

Q=m×LQ = m \times L

De onde vem cada valor: mm = passo 2: 0,025 kg · LL = enunciado: 2448 kJ/kg

Q=0,025×2448=61,2 kJQ = 0{,}025 \times 2448 = \boxed{61{,}2\ \text{kJ}}
NÃO CAIA NESSA!

Multiplicar 25 (gramas) por 2448, obtendo 61.200 kJ — erro de fator 1000.

Passo 4 — Converter a energia para joules

A potência em watts é joules por segundo. O calor latente foi dado em kJ, então a energia saiu em kJ; precisamos de joules para a divisão dar watts.

Por que esta fórmula: 1 kJ = 1000 J, então multiplicamos por 1000. Como o joule é a unidade menor, o número aumenta.

QJ=QkJ×1000Q_{J} = Q_{kJ} \times 1000

De onde vem cada valor: QkJQ_{kJ} = passo 3: 61,2 kJ

QJ=61,2×1000=61.200 JQ_{J} = 61{,}2 \times 1000 = \boxed{61.200\ \text{J}}
NÃO CAIA NESSA!

Esquecer essa conversão e dividir 61,2 por 3600, obtendo 0,017 W — que é 1000 vezes menor que o correto.

Passo 5 — Calcular a potência média

A taxa de transferência de calor é a energia por unidade de tempo. Como o suor é liberado ao longo de uma hora, dividimos a energia total pelo tempo em segundos.

Por que esta fórmula: P = Q/Δt é a definição de potência: quanta energia é transferida por segundo. O tempo deve estar em segundos para obter watts.

P=QΔtP = \frac{Q}{\Delta t}

De onde vem cada valor: QQ = passo 4: 61.200 J · Δt\Delta t = constante: 1 hora = 3600 s (1 h = 3600 s)

P=61.2003600=17 WP = \frac{61.200}{3600} = \boxed{17\ \text{W}}
NÃO CAIA NESSA!

Usar o tempo em horas (1) em vez de segundos, obtendo 61.200 W — absurdo físico.

Resposta: 17 W — alternativa C

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