O que significa dizer que a vazão de uma tubulação é constante?

Significa que o volume de água que passa por unidade de tempo permanece o mesmo, independentemente do tempo.

Como se calcula o fluxo ($\phi$) através de uma superfície?

O fluxo é calculado como a razão entre a vazão volumétrica e a área da superfície, ou seja, $\phi = \frac{Q}{A}$.

Qual a unidade de medida de vazão volumétrica no Sistema Internacional?

No SI, a unidade de vazão volumétrica é metro cúbico por segundo ($\text{m}^3/\text{s}$).

Por que o fluxo é inversamente proporcional à área da membrana?

Porque, para uma mesma vazão, aumentar a área diminui a quantidade de água que passa por unidade de área por segundo.

O que representa a unidade $\frac{\text{mL}}{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}$?

Representa o volume de água que atravessa, por segundo, cada centímetro quadrado da membrana.

Como a análise dimensional pode ajudar a resolver questões de física?

Ela permite verificar se as unidades das grandezas envolvidas fazem sentido e ajudam a identificar relações corretas entre elas.

Se a área da membrana dobrar, o que acontece com o fluxo por unidade de área?

O fluxo por unidade de área será reduzido pela metade, mantendo a vazão total constante.

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A unidade de medida adequada para descrever o fluxo $(\phi)$ de água que atravessa a superfície da membrana é

ENEM 2024 Questão 159

Uma tubulação despeja sempre o mesmo volume de água por unidade de tempo em uma caixa-d'água, o que significa dizer que a vazão de água nessa tubulação é constante. Na junção dessa tubulação com a caixa-d'água, está instalada uma membrana de filtragem cujo objetivo é filtrar eventuais impurezas presentes na água, combinado a um bom fluxo de água. O fluxo $(\phi)$ de água através da superfície da membrana é diretamente proporcional à vazão de água na tubulação, medida em mililitro por segundo, e inversamente proporcional à área da superfície da membrana, medida em centímetro quadrado.

Resolução

A questão aborda o conceito de fluxo ($\phi$) de água através de uma membrana de filtragem, relacionando-o à vazão da tubulação e à área da membrana. O fluxo é dito diretamente proporcional à vazão (em mL/s) e inversamente proporcional à área (em cm²), ou seja, $\phi \propto \frac{\text{vazão}}{\text{área}}$. Para encontrar a unidade correta, é preciso dividir a unidade de vazão (mL/s) pela unidade de área (cm²), resultando em $\frac{\text{mL}}{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}$. Assim, a alternativa correta é a C. O raciocínio envolve análise dimensional, compreensão de proporcionalidade e interpretação de grandezas físicas.

Comentários por alternativa

A $\text{mL} \cdot \text{s} \cdot \text{cm}^2$

A alternativa A apresenta uma unidade composta por multiplicação de todas as grandezas (mL, s, cm²), o que não faz sentido fisicamente para fluxo, pois não reflete a relação de proporcionalidade inversa com a área.
B $\frac{\text{mL}}{\text{s}} \cdot \text{cm}^2$

A alternativa B sugere multiplicar a unidade de vazão pela área, o que é incorreto, pois o fluxo deve ser inversamente proporcional à área, não diretamente proporcional.
C $\frac{\text{mL}}{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}$

A alternativa C está correta porque expressa o fluxo como a razão entre a vazão (mL/s) e a área (cm²), ou seja, $\frac{\text{mL}}{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}$, exatamente como pede a relação física descrita no enunciado.
D $\frac{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}{\text{mL}}$

A alternativa D inverte as grandezas, colocando área e tempo no numerador e vazão no denominador, o que não corresponde ao conceito físico de fluxo descrito.
E $\frac{\text{cm}^2}{\text{mL} \cdot \text{s}}$

A alternativa E apresenta uma unidade que coloca área no numerador e vazão e tempo no denominador, invertendo a relação correta entre as grandezas.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que significa dizer que a vazão de uma tubulação é constante?: Significa que o volume de água que passa por unidade de tempo permanece o mesmo, independentemente do tempo.
2. Como se calcula o fluxo ($\phi$) através de uma superfície?: O fluxo é calculado como a razão entre a vazão volumétrica e a área da superfície, ou seja, $\phi = \frac{Q}{A}$.
3. Qual a unidade de medida de vazão volumétrica no Sistema Internacional?: No SI, a unidade de vazão volumétrica é metro cúbico por segundo ($\text{m}^3/\text{s}$).
4. Por que o fluxo é inversamente proporcional à área da membrana?: Porque, para uma mesma vazão, aumentar a área diminui a quantidade de água que passa por unidade de área por segundo.
5. O que representa a unidade $\frac{\text{mL}}{\text{cm}^2 \cdot \text{s}}$?: Representa o volume de água que atravessa, por segundo, cada centímetro quadrado da membrana.
6. Como a análise dimensional pode ajudar a resolver questões de física?: Ela permite verificar se as unidades das grandezas envolvidas fazem sentido e ajudam a identificar relações corretas entre elas.
7. Se a área da membrana dobrar, o que acontece com o fluxo por unidade de área?: O fluxo por unidade de área será reduzido pela metade, mantendo a vazão total constante.