Um gerador acionado por queda d’água fornece potência elétrica de 5,0 kW durante 10 minutos para uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um gerador acionado por queda d’água fornece potência elétrica de 5,0 kW durante 10 minutos para uma comunidade. A altura da queda é 5,0 m e o gerador tem eficiência 80%. Calcule: (a) energia elétrica entregue; (b) trabalho mecânico realizado pela água; (c) massa de água necessária. Explique as transformações de energia e as fontes de perda. Use g = 10 m/s².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) E_eletric = P·t = 5000 W·600 s = 3,000,000 J. (b) Trabalho mecânico W_mech = E_eletric/0,80 = 3,750,000 J. (c) massa m = W_mech/(g·h) = 3,750,000/(10·5) = 75,000 kg. Transformações: energia potencial gravit. da água ? energia cinética ? trabalho mecânico no eixo ? energia elétrica; perdas por atrito, turbulência e aquecimento no gerador reduzem eficiência.
Explicação
A energia elétrica entregue é calculada multiplicando a potência pelo tempo, resultando em joules. O trabalho mecânico é maior que a energia elétrica, pois considera a eficiência do gerador, que indica que parte da energia é perdida. A massa de água necessária é obtida dividindo o trabalho mecânico pela força gravitacional e a altura, refletindo a quantidade de água necessária para gerar essa energia.
Raio-X da questão
energia elétrica e trabalho mecânico
avaliacao
potência e energia · trabalho mecânico
Revisar as transformações de energia e eficiência em sistemas de geração.
O aluno pode confundir a potência elétrica com a energia total, não considerando o tempo de operação do gerador.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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