Ano 2021#ciencias-natureza

Sobre o tema

A condução de calor em panelas é essencial para a eficiência energética na cozinha. A taxa de condução depende da condutividade térmica (k) do material, área (A), diferença de temperatura (ΔT) e espessura (d). Para materiais compostos, a condutividade equivalente é calculada com base na soma das resistências térmicas. Neste caso, a panela de alumínio (k=20) conduz mais calor que a de ferro (k=8), e a composta por cobre-aço (k efetivo ~8,89) apresenta desempenho intermediário, impactando a economia de gás.

Tópicos relacionados

  • Condução térmica
  • Condutividade térmica de materiais
  • Resistência térmica
  • Eficiência energética em cozinhas

Enunciado

Na montagem de uma cozinha para um restaurante, a escolha do material correto para as panelas é importante, pois a panela que conduz mais calor é capaz de cozinhar os alimentos mais rapidamente e, com isso, há economia de gás. A taxa de condução do calor depende da condutividade k do material da sua área A, da diferença de temperatura ![](https://enem.dev/2021/questions/115/2d6e91e5-edc0-42dc-8b15-14cf474b9dff.png)T e da espessura d do material, sendo dada pela relação ![](https://enem.dev/2021/questions/115/cdd13f89-f9a8-4c42-9a4b-2a687770790a.jpg). Em panelas com dois materiais, a taxa de condução é dada por ![](https://enem.dev/2021/questions/115/196bcb78-55e8-43c8-bd2c-4e6634418379.jpg), em que ![](https://enem.dev/2021/questions/115/e648c99c-9415-48a9-9b60-81d772fe7be5.jpg) e ![](https://enem.dev/2021/questions/115/db100305-3044-4e95-951d-2a7f9486e2fc.jpg) são as espessuras dos dois materiais, e ![](https://enem.dev/2021/questions/115/c00b2af8-4e60-4741-9aea-ec1ced38dc3c.jpg) e ![](https://enem.dev/2021/questions/115/03cf9ca5-959a-491c-bf13-23843a84270c.jpg) são as condutividades de cada material. Os materiais mais comuns no mercado para panelas são o alumínio (k = 20 W/m K), o ferro (k = 8 W/m K) e ao aço (k = 5 W/m K) combinado com o cobre (k = 40 W/m K).

Compara-se uma panela de ferro, uma de alumínio e uma composta de ![](https://enem.dev/2021/questions/115/6022cc3f-b163-4fd4-b19d-c53afe7aa71b.jpg) da espessura em cobre e ![](https://enem.dev/2021/questions/115/6f91e72e-1734-445a-8e8d-13678bcefe0e.jpg) da espessura em aço, todas com a mesma espessura total e com a mesma área de fundo.

A ordem crescente da mais econômica para a menos econômica é

Alternativas

  • A)

    Cobre-aço, alumínio e ferro.

  • B)

    Alumínio, cobre-aço e ferro

  • C)

    Cobre-aço, ferro e alumínio

  • D)

    Alumínio, ferro e cobre-aço

  • E)

    Ferro, alumínio e cobre-aço

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Perguntas frequentes

Como a condutividade térmica afeta a eficiência de uma panela?

Materiais com maior condutividade térmica transferem calor mais rapidamente, cozinhando alimentos em menos tempo e economizando energia.

Por que panelas compostas têm condutividade efetiva?

Panelas compostas combinam materiais com diferentes condutividades. Sua condutividade efetiva é calculada pela soma das resistências térmicas de cada camada.

Qual é a fórmula para calcular a condutividade equivalente de materiais em série?

Para materiais em série, a condutividade equivalente é dada por $1/(d_1/k_1 + d_2/k_2)$, onde $d$ é a espessura e $k$ a condutividade de cada material.

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