Exercícios sobre a Lei de Resfriamento de Newton

A Lei de Resfriamento de Newton é uma ferramenta matemática que descreve como a temperatura de um corpo varia ao longo do tempo quando exposto a um ambiente com temperatura diferente. A fórmula fundamental é:

T(t) = T_amb + (T₀ − T_amb) · e^−k·t

Onde T(t) é a temperatura no instante t, T_amb a temperatura ambiente, T₀ a temperatura inicial e k a constante de resfriamento (característica do material e do meio).

Para resolver corretamente os exercícios, lembre-se de identificar cada variável, utilizar sempre a mesma unidade de tempo fornecida e, se necessário, converter temperaturas para a mesma escala (usualmente graus Celsius). A constante k é um número positivo e seu valor depende do material do corpo e das condições do meio (como ventilação e umidade).

Abaixo, selecionamos alguns exercícios para você praticar este conteúdo tão importante da Termologia.

1. Exercício 1: Uma peça de metal a 150 °C é colocada em uma sala a 25 °C. A constante de resfriamento do material é 0,03 s⁻¹. Determine a temperatura da peça após 20 segundos. (Utilize a equação de Newton e uma calculadora científica.)
2. Exercício 2: Um alimento recém-saído do forno a 90 °C é deixado em uma bancada a 22 °C. Após 10 minutos, sua temperatura é de 45 °C. Calcule a constante de resfriamento k aproximada desse alimento. (Dica: isole k na equação exponencial.)
3. Exercício 3: Um corpo quente é colocado em um ambiente frio. Se a constante de resfriamento é muito pequena (k ≈ 0), o que acontece com a taxa de resfriamento? Explique qualitativamente o significado físico de uma constante k elevada.

Resolva esses exercícios no seu caderno e confira os resultados com os conceitos aprendidos. Para se aprofundar, estude também a aplicação da lei em situações como o resfriamento de líquidos, a climatização de ambientes e a datação por carbono.