Um refrigerador doméstico retira Q_L = 3,60×10^5 J de calor do compartimento por ciclo e consome potência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um refrigerador doméstico retira Q_L = 3,60×10^5 J de calor do compartimento por ciclo e consome potência média P_in = 120 W durante t = 30 min. Calcule: (a) a energia elétrica W_in = P_in·t (J); (b) o coeficiente de desempenho COP_R = Q_L / W_in (adimensional).
- A) W_in = 2,40×10^5 J; COP_R = 1,50 (adimensional).
- B) W_in = 1,80×10^5 J; COP_R = 2 (adimensional).
- C) W_in = 4,00×10^5 J; COP_R = 0,90 (adimensional).
- D) W_in = 3,00×10^5 J; COP_R = 1,20 (adimensional).
- E) W_in = 2,16×10^5 J; COP_R = 1,67 (adimensional).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Converter o tempo para segundos: t = 30 min = 30 × 60 s = 1800 s. Passo 2: Calcular a energia elétrica consumida: W_in = P_in × t = 120 W × 1800 s = 216000 J = 2,16×10^5 J. Passo 3: Calcular o coeficiente de desempenho: COP_R = Q_L / W_in = 3,60×10^5 J / 2,16×10^5 J = 1,6666... ≈ 1,67 (adimensional). Passo 4: Conferir com o gabarito oficial: a alternativa E apresenta exatamente W_in = 2,16×10^5 J e COP_R = 1,67, portanto o gabarito está correto e coincide com a resolução independente. Passo 5: Por que as outras estão erradas: na A, a energia 2,40×10^5 J corresponde a 2000 s, ou seja, o tempo foi convertido incorretamente. Na B, a energia 1,80×10^5 J corresponde a 1500 s (25 min), também com conversão de tempo errada, e o COP de 2 decorre desse valor. Na C, o COP menor que 1 indica que a energia elétrica foi tomada como maior que o calor retirado, o que contraria a ideia de que o refrigerador transfere calor com trabalho menor; a energia de 4,00×10^5 J não corresponde ao cálculo. Na D, a energia 3,00×10^5 J corresponde a cerca de 2500 s, mostrando erro no cálculo do produto potência × tempo.
💡 Dica: Calcule a energia elétrica e o COP usando as fórmulas dadas.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou a energia usando cerca de 2000 s para os 30 min, o que equivale a aproximadamente 33 minutos; o COP foi então calculado com esse valor errado de energia.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a energia consumida e a energia retirada, resultando em um COP incorreto.
O aluno converteu 30 min para 1500 s (25 min) ao multiplicar a potência pelo tempo, e o COP de 2 resulta diretamente desse valor incorreto de energia.
O aluno acredita que a energia elétrica consumida deve ser maior que o calor retirado e obtém COP abaixo de 1, confundindo coeficiente de desempenho com eficiência de máquina térmica limitada a 1.
O aluno errou o produto potência × tempo, obtendo 3,00×10^5 J (equivalente a cerca de 2500 s), e por isso chegou a um COP de 1,20.
W_in = 120 W · (30 min = 1800 s) = 2,16×10^5 J. COP_R = Q_L / W_in = 3,60×10^5 J / 2,16×10^5 J = 1,666... ˜ 1,67.
Raio-X da questão
coeficiente de desempenho
avaliacao
cálculo de energia elétrica · coeficiente de desempenho
Revisar as fórmulas de energia elétrica e coeficiente de desempenho em refrigeradores.
O aluno pode confundir a relação entre a energia consumida e a energia retirada, resultando em um COP incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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