Uma secadora com bomba de calor fornece potência térmica útil Q_out = 3,00×10^3 W ao tambor e consome potência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma secadora com bomba de calor fornece potência térmica útil Q_out = 3,00×10^3 W ao tambor e consome potência elétrica P_in = 9,00×10^2 W. A massa de água a evaporar por ciclo é m = 0,180 kg; calor latente L_v = 2,26×10^6 J·kg^-1. Calcule (a) o COP = Q_out / P_in; (b) o tempo necessário para evaporar m (use t = m·L_v / Q_out); (c) a fração de energia elétrica gasta em relação a um aquecedor resistivo que fornece Q_out diretamente.
- A) COP = 4,00
- B) COP = 3,33; t ˜ 136 s; fração elétrica = 30% (economia de 70%).
- C) t ˜ 200 s
- D) COP = 2,00
- E) Fração elétrica = 50%
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Calcule o COP dividindo a potência térmica útil pela potência elétrica consumida: COP = 3,00×10^3 / 9,00×10^2 = 3,33 (aproximadamente). Passo 2: Calcule o tempo com t = m·L_v / Q_out = 0,180 × 2,26×10^6 / 3,00×10^3 = 406800 / 3000 = 135,6 s, que arredondado fica em 136 s. Passo 3: Compare com um aquecedor resistivo que entrega a mesma potência útil Q_out = 3,00×10^3 W. Como ele converte energia elétrica em calor diretamente, consumiria 3,00×10^3 W elétricos. A fração gasta pela bomba de calor é P_in / Q_out = 9,00×10^2 / 3,00×10^3 = 0,30, ou seja, 30%, o que corresponde a uma economia de 70%. Passo 4: Conclusão: a alternativa B traz os três resultados corretos, e o gabarito oficial está correto. Por que as outras estão erradas: A) o COP de 4,00 resulta de erro na divisão, pois 3000/900 é 3,33. C) o tempo de 200 s não sai da fórmula dada, que resulta em 136 s. D) o COP de 2,00 não corresponde à razão entre Q_out e P_in. E) a fração de 50% não corresponde à razão P_in/Q_out, que é 30%.
💡 Dica: Calcule o COP e o tempo de evaporação usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou a divisão de 3000 por 900 ou fez um arredondamento indevido, chegando a 4,00 em vez de 3,33.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência térmica e potência elétrica, resultando em um COP incorreto.
COP = 3000/900 = 3,33. t = (0,180·2,26×10^6)/3000 ˜ 1,36×10^2 s. Resistivo exigiria P_res = Q_out, logo fração = P_in/P_res = 900/3000 = 0,30 (30%).
Aplicou a fórmula de tempo com valores trocados ou com uma divisão incorreta, obtendo 200 s em vez de 135,6 s. Não seguiu o procedimento t = m·L_v / Q_out.
Acredita que o COP é obtido por outra operação, como subtrair as potências ou usar um denominador diferente, em vez de dividir Q_out por P_in.
Interpretou a fração de energia elétrica como metade da energia, sem comparar P_in com Q_out. Não percebeu que a razão correta é 900/3000 = 30%.
Raio-X da questão
coeficiente de performance
avaliacao
coeficiente de performance · calor latente
Revisar os conceitos de COP e calor latente.
O aluno pode confundir a relação entre potência térmica e potência elétrica, resultando em um COP incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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