Questão 115 do ENEM 2021 — Física
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 
T e da espessura d do material, sendo dada pela relação 
. Em panelas com dois materiais, a taxa de condução é dada por 
, em que 
e 
são as espessuras dos dois materiais, e 
e 
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 
da espessura em cobre e 
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
Resolução comentada
A grandeza que determina qual panela cozinha mais rápido — e por isso economiza mais gás — é a condutividade térmica efetiva do fundo da panela: quanto maior ela for, mais depressa o calor atravessa o material e chega à comida. Isso faz do alumínio puro (o metal com maior k entre os citados) a opção mais econômica, seguido do fundo composto de cobre e aço e, por último, do ferro, que tem a menor condutividade — por isso a ordem correta é alumínio, cobre-aço e ferro.
Colocar o fundo cobre-aço à frente do alumínio puro erra: mesmo contendo cobre (ótimo condutor), o composto tem as duas camadas em série, e a camada de aço — um condutor bem pior — aumenta a resistência térmica total do conjunto. Isso faz a condutividade equivalente do fundo composto ficar entre a do ferro e a do alumínio, nunca superior à do alumínio puro.