Questão 29 - 1ª Fase - IME 2025

Poliedro Resolve - Resolução IME 1ª Fase 2025

Poliedro Resolve Resolução - IME 2ª Fase Dia 1 - 2025

Poliedro Resolve Resolução - IME 2ª Fase Dia 2 - 2025

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Gabarito

1ª Fase
1. 1C
2. 2E
3. 3B
4. 4C
5. 5D
6. 6E
7. 7D
8. 8D
9. 9A
10. 10B
11. 11C
12. 12B
13. 13A
14. 14D
15. 15E
16. 16A
17. 17C
18. 18D
19. 19B
20. 20A
21. 21A
22. 22E
23. 23B
24. 24E
25. 25D
26. 26D
27. 27A
28. 28C
29. 29D
30. 30C
31. 31D
32. 32C
33. 33A
34. 34C
35. 35D
36. 36D
37. 37E
38. 38B
39. 39B
40. 40E

Questão ativa
Já visualizadas
Não visualizadas
Resolução pendente
ANL
Questão anulada
S/A
Sem alternativas

Questão 29

Objetiva

Em uma prática de laboratório, a superfície externa de uma parede é integralmente recoberta com um material isolante térmico. Por sua vez, a superfície interna encontra-se exposta a uma chama.

Dados:

condutividade térmica da parede: 3 W/(m · °C);
condutividade térmica do material isolante: 0,02 W/(m · °C);
espessura da parede: 15 cm;
espessura do material isolante: 4 mm;
temperatura na superfície livre do isolante: 45 °C;
temperatura na superfície da parede em contato com a chama: 295 °C;
calor latente de fusão do gelo: 336 J/g;
dimensões da parede e da camada isolante: 2 m × 0,84 m.

A massa de gelo máxima, em kg, que a energia incidente na parede é capaz de fundir em uma hora de experimento é:

Alternativas

A
1,5
B
1,8
C
15
D
18
E
20

Gabarito:
D

As áreas da parede e da camada isolante são iguais a:

$A = 2 \cdot 0, 84 m^{2} = 1, 68 m^{2}$

Pela equação de Fourier:

$ϕ = \frac{K \cdot A \cdot ∆ T}{e} \Rightarrow ∆ T = \frac{e}{K \cdot A} \cdot ϕ \Rightarrow ∆ T = R \cdot ϕ$

Considerando-se uma associação em série, tem-se:

$R_{eq} = R_{parede} + R_{isolante} = {[\frac{e}{K \cdot A}]}_{parede} + {[\frac{E}{K \cdot A}]}_{isolante}$

$R_{eq} = \frac{0, 15}{3 \cdot 1, 68} + \frac{0, 004}{0, 02 \cdot 1, 68} \Rightarrow R_{eq} = \frac{0, 25}{1, 68} ° C / W$

Logo, o fluxo de calor é tal que:

$∆ T = R_{eq} \cdot ϕ \Rightarrow 295 - 45 = \frac{0, 25}{1, 68} \cdot ϕ \Rightarrow ϕ = 1 680 W$

Esse fluxo de calor será absorvido pelo gelo fundente por uma hora.

Portanto:

$ϕ = \frac{Q}{∆ T} = \frac{m \cdot L}{∆ T} \Rightarrow 1 680 = \frac{m \cdot 336}{3 600} \Rightarrow m = 18 000 g$

$m = 18 kg$

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