Questão de Física — 1ª Lei da Termodinâmica — VUNESP 2025

Transferência de calor e o formato dos copos

Gabarito: letra D. A base estreita reduz a área de contato entre o copo e o ambiente, diminuindo a transferência de calor por condução — que é o mecanismo dominante nesse caso, pois o calor flui do ambiente mais quente para a bebida mais fria através das paredes do copo. As demais alternativas confundem os mecanismos de transferência de calor (convecção, radiação) ou apresentam explicações fisicamente inconsistentes.

A transferência de calor entre a cerveja e o ambiente ocorre por três mecanismos: condução, convecção e radiação. A condução é a transferência de energia através de um meio material, sem movimento macroscópico das partículas — é o que acontece quando o calor atravessa a parede do copo, do ar externo para a bebida. A convecção envolve o movimento de fluidos (líquidos ou gases) devido a diferenças de densidade causadas por diferenças de temperatura — é o que ocorre quando o ar quente sobe e o ar frio desce ao redor do copo. A radiação é a transferência de energia por ondas eletromagnéticas, que não depende de um meio material.

No caso do copo com base estreita e boca larga, o que importa é a área de contato entre o copo e o ambiente. Quanto maior a área de contato, maior a taxa de transferência de calor por condução, pois mais calor flui por unidade de tempo. A base estreita reduz essa área, diminuindo a condução de calor do ambiente para a bebida. Já a boca larga, embora aumente a exposição ao ar, não é o fator decisivo para a manutenção da temperatura — na verdade, ela poderia até facilitar a convecção, mas o efeito da redução da área de contato na base é mais significativo.

Vamos analisar cada alternativa:

Alternativa A — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que o formato do copo reduz o movimento de moléculas de ar em contato com a bebida, minimizando a troca de calor por convecção. Isso é falso: o formato do copo não reduz o movimento das moléculas de ar; na verdade, a boca larga aumenta a superfície de contato com o ar, o que poderia até aumentar a convecção. A convecção é um mecanismo de transferência de calor que ocorre em fluidos, e o formato do copo não impede esse movimento.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a forma do copo cria correntes de convecção internas que evitam que a bebida absorva calor do ambiente. Isso é fisicamente incorreto: correntes de convecção internas na bebida não evitam a absorção de calor; na verdade, elas poderiam até homogeneizar a temperatura, mas não impedem a transferência de calor do ambiente para a bebida. A convecção interna não é um mecanismo de isolamento térmico.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a boca larga aumenta a exposição ao ar, reduzindo a dissipação de calor da cerveja para o ambiente. Isso é contraditório: aumentar a exposição ao ar tende a aumentar a transferência de calor, não a reduzir. A boca larga aumenta a área de contato com o ar, o que poderia facilitar a convecção e a evaporação, acelerando o aquecimento da bebida, não o contrário.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A alternativa afirma que a base estreita reduz a área de contato com o ambiente, diminuindo a transferência de calor por condução. Isso está correto: a condução de calor através das paredes do copo é proporcional à área de contato. Com uma base estreita, a área de contato entre o copo e a superfície (mesa, mão, etc.) é menor, reduzindo a taxa de transferência de calor por condução. Esse é o mecanismo físico que explica por que copos com base estreita ajudam a manter a cerveja gelada por mais tempo.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a base estreita e a boca larga criam uma diferença de pressão que dificulta a absorção de calor pela cerveja. Isso é fisicamente sem sentido: a diferença de pressão não tem relação com a transferência de calor nesse contexto. A pressão atmosférica é a mesma dentro e fora do copo, e não há nenhum mecanismo de diferença de pressão que impeça a absorção de calor.

Gabarito: letra D