Como se calcula a potência elétrica consumida por um aparelho em um circuito?

A potência elétrica é calculada por $P = U \cdot I$, onde $P$ é a potência, $U$ a tensão e $I$ a corrente.

O que é o calor específico da água e qual seu valor usual?

O calor específico da água é a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 g de água, sendo geralmente $4,2\ \text{J/g}^\circ\text{C}$.

Como se relaciona a energia elétrica dissipada com o aquecimento da água em uma ducha?

Toda energia elétrica dissipada pela resistência da ducha é convertida em energia térmica, aquecendo a água que passa pelo aparelho.

Por que é importante escolher o disjuntor com corrente nominal imediatamente superior à corrente máxima do circuito?

Isso garante que o disjuntor proteja o circuito contra sobrecargas, sem desarmar durante o funcionamento normal do aparelho.

Como se calcula a corrente elétrica máxima de uma ducha elétrica ligada em 220 V?

Divide-se a potência máxima da ducha pela tensão: $I = \frac{P}{U}$.

O que pode acontecer se o disjuntor instalado for muito superior à corrente do circuito?

O circuito pode não ser protegido adequadamente, permitindo sobrecargas e aumentando o risco de incêndios ou danos aos equipamentos.

Qual a densidade da água usada em cálculos de física e por quê?

Usa-se $1\ \text{g/mL}$ ou $1000\ \text{g/L}$, pois é o valor padrão para água à temperatura ambiente, facilitando conversões de volume para massa.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 116 — O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de tempera…

ENEM 2022 Questão 116

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

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Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 e J/gº C densidade de 1 000 g/L

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

Resolução

Resposta correta: Letra B — 30 A

Esta questão aborda conceitos de física e eletricidade aplicados ao cotidiano, especificamente sobre o dimensionamento correto de um disjuntor para uma ducha elétrica. Para resolvê-la, é necessário compreender o funcionamento do chuveiro elétrico, a relação entre energia elétrica e energia térmica, além de saber calcular a corrente elétrica a partir da potência dissipada e da tensão. O passo a passo envolve: (1) entender que toda energia elétrica é convertida em energia térmica para aquecer a água; (2) usar o calor específico da água para calcular a potência máxima consumida pela ducha, considerando o maior aquecimento (superquente); (3) aplicar a fórmula da potência elétrica $P = U \cdot I$ para determinar a corrente máxima; (4) selecionar o disjuntor com corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima obtida. Ao final, verifica-se que a alternativa correta é a B (30 A), pois é o valor imediatamente superior à corrente máxima calculada.

Comentários por alternativa

A 60 A

A alternativa A (60 A) está incorreta porque representa um disjuntor com capacidade muito acima da necessária, não protegendo adequadamente o circuito e podendo permitir sobrecargas perigosas.
B 30 A

A alternativa B (30 A) está correta porque, ao calcular a corrente máxima da ducha elétrica (aproximadamente 27 A), o múltiplo de 5 A imediatamente superior é 30 A, garantindo proteção adequada ao circuito.
C 20 A

A alternativa C (20 A) está errada porque está abaixo da corrente máxima exigida pela ducha, o que faria o disjuntor desarmar mesmo em condições normais de uso.
D 10 A

A alternativa D (10 A) está incorreta, pois é muito inferior à corrente máxima do circuito, desarmando o disjuntor toda vez que a ducha fosse ligada.
E 5 A

A alternativa E (5 A) está errada, pois está muito abaixo da corrente necessária, tornando o uso da ducha inviável, já que o disjuntor abriria o circuito imediatamente.

Flashcards

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1. Como se calcula a potência elétrica consumida por um aparelho em um circuito?: A potência elétrica é calculada por $P = U \cdot I$, onde $P$ é a potência, $U$ a tensão e $I$ a corrente.
2. O que é o calor específico da água e qual seu valor usual?: O calor específico da água é a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 g de água, sendo geralmente $4,2\ \text{J/g}^\circ\text{C}$.
3. Como se relaciona a energia elétrica dissipada com o aquecimento da água em uma ducha?: Toda energia elétrica dissipada pela resistência da ducha é convertida em energia térmica, aquecendo a água que passa pelo aparelho.
4. Por que é importante escolher o disjuntor com corrente nominal imediatamente superior à corrente máxima do circuito?: Isso garante que o disjuntor proteja o circuito contra sobrecargas, sem desarmar durante o funcionamento normal do aparelho.
5. Como se calcula a corrente elétrica máxima de uma ducha elétrica ligada em 220 V?: Divide-se a potência máxima da ducha pela tensão: $I = \frac{P}{U}$.
6. O que pode acontecer se o disjuntor instalado for muito superior à corrente do circuito?: O circuito pode não ser protegido adequadamente, permitindo sobrecargas e aumentando o risco de incêndios ou danos aos equipamentos.
7. Qual a densidade da água usada em cálculos de física e por quê?: Usa-se $1\ \text{g/mL}$ ou $1000\ \text{g/L}$, pois é o valor padrão para água à temperatura ambiente, facilitando conversões de volume para massa.

Questão 116 — O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de tempera…

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