5. (UFV-MG) Uma mesa de madeira e uma de metal são colocadas em uma mesma sala fechada, com temperatura constante. Depois de alguns dias, um estudante entra na sala e coloca uma das mãos na mesa de madeira e a outra na de metal. O estudante afirma, então, que a mesa de metal está mais fria do que a mesa de madeira, isto é, a uma temperatura menor do que esta. Em relação a esta afirmação pode-se dizer:
a) O estudante está correto. A condutividade térmica do metal é menor que a da madeira e, portanto, nesse caso, o metal sempre estará a uma temperatura menor que a madeira. b) O estudante está correto. A condutividade térmica do metal é maior que a da madeira e portanto, nesse caso, o metal sempre estará a uma temperatura menor que a madeira. c) O estudante está errado. A mesa de madeira sempre estará mais fria que a de metal, mas isto só poderá ser verificado com o uso de um termometro preciso. d) O estudante está errado. As duas mesas estão à mesma temperatura mas a mesa de metal parece mais fria que a de madeira, devido ao fato de a condutividade térmica do
metal ser maior que a da madeira. e) O estudante está errado. As duas mesas estão à mesma temperatura, mas a mesa de metal parece mais fria que a de madeira devido ao fato de a condutividade térmica do
Respostas
Resposta:
d) O estudante está errado. As duas mesas estão à mesma temperatura mas a mesa de metal parece mais fria que a de madeira, devido ao fato de a condutividade térmica do metal ser maior que a da madeira.
Explicação:
Se os dois objetos estão no mesmo ambiente a uma temperatura constante, os dois objetos obrigatoriamente devem entrar em equilibrio térmico com o ambiente, portanto devem ter a mesma temperatura. A diferença na sensação ocorre porque a madeira é um mau condutor térmico, de modo que "extrai" pouco calor da mão do garoto, enquanto o metal é um ótimo condutor térmico, extraindo calor mais facilmente. Sentimos frio ao perdermos calor (o fluxo de energia sai do nosso corpo) e sentimos "calor" ao recebermos calor (fluxo de energia entra no nosso corpo). Quanto mais facilmente calor sai de nós para algum objeto, maior será a sensação de frio. Os bons condutores são objetos com ótima capacidade de puxar calor, nos dando maior sensação de frio. Portanto, quando o garoto encosta na mesa de metal, pelo metal ser um bom condutor, um grande fluxo de energia sai de sua mão para a mesa, gerando a sensação de frio. Quando encosta na madeira, por ela ser mau condutora, pouco fluxo de energia sai de sua mão para a mesa, não gerando a sensação de frio.
A condutividade está relacionada a quão frouxos os elétrons mais externos dos átomos dos objetos estão. Assim sendo, os elétrons das camadas mais externas dos átomos da mesa de madeira estão mais colados e os da mesa de metal mais soltos.