Um aparelho P_out = 600 W é ligado 5 h/dia durante 30 dias através de um estabilizador (eficiência ? = 0,95)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um aparelho P_out = 600 W é ligado 5 h/dia durante 30 dias através de um estabilizador (eficiência ? = 0,95). (a) Calcule a energia extra dissipada no estabilizador no mês e (b) o custo adicional se a tarifa for R$ 0,70/kWh. Apresente equações e explique fisicamente as perdas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Total de tempo mensal t = 5 h·30 = 150 h. Energia consumida diretamente pelo aparelho: E_ap = P_out·t = 600 W·150 h = 90 000 Wh = 90,0 kWh. Com estabilizador, potência de entrada P_in = P_out/? = 600 W/0,95 = 631,5789 W. Potência dissipada no estabilizador P_loss = P_in - P_out = 31,5789 W. Energia dissipada no mês: E_loss = P_loss·t = 31,5789 W·150 h = 4 736,84 Wh = 4,73684 kWh. Custo adicional = E_loss·tarifa = 4,73684 kWh·R$0,70/kWh = R$3,3158 ˜ R$3,32. Física das perdas: o estabilizador converte/condiciona tensão e dissipa a potência não transmitida ao aparelho na forma de calor devido a perdas ôhmicas e transformadoras; eficiência ? = P_out/P_in descreve essa conversão.
Explicação
A solução apresenta um cálculo claro da energia dissipada e do custo adicional, utilizando a eficiência do estabilizador para determinar a potência de entrada e as perdas. A explicação física das perdas é fundamental, pois relaciona a eficiência ao calor gerado durante o processo de conversão de energia. Os passos matemáticos são bem fundamentados, permitindo entender como cada valor foi obtido e sua relevância para o problema.
Raio-X da questão
energia dissipada e custo
avaliacao
cálculo de energia elétrica · eficiência de dispositivos
Revisar conceitos de eficiência e cálculo de energia elétrica.
O aluno pode confundir a energia total consumida com a energia dissipada, não considerando a eficiência do estabilizador corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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