Hora do Simulado

Questão 111

ENEM 2022, Ciências da Natureza Dificuldade: Difícil Favoritar

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:

Vazão \left(\dfrac{\text{L}}{\text{min}}\right) ΔT (°C) Morno ΔT (°C) Quente ΔT (°C) Superquente
3 10 20 30
6 5 10 15

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 \dfrac{\text{J}}{\text{g}\,^{\circ}\text{C}} e densidade de 1 000 \dfrac{\text{g}}{\text{L}}.

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

Ver gabarito e resolução

Em resumo: No superquente, a ducha aquece 3 L/min em 30 °C: 6 300 W, 28,6 A em 220 V. O disjuntor é o de 30 A.

Gabarito oficial: alternativa B.

Resolução

A questão pede o disjuntor adequado à ducha.

A corrente máxima ocorre no nível de maior potência, o superquente. Com 3 L/min e ΔT de 30 °C (o mesmo resultado sai com 6 L/min e 15 °C):

  1. Massa de água por segundo: \dfrac{3\,000\ \text{g}}{60\ \text{s}} = 50\ \text{g/s}.
  2. Potência: P = 50 \cdot 4{,}2 \cdot 30 = 6\,300\ \text{W}.
  3. Corrente: i = \dfrac{6\,300}{220} \approx 28{,}6\ \text{A}.

O múltiplo de 5 A imediatamente acima é 30 A.

Alternativas

  • A) Errada. É o dobro do necessário.
  • B) Correta. 30 A é o múltiplo de 5 logo acima de 28,6 A.
  • C) Errada. Valeria para o nível quente (cerca de 19 A), não para o superquente.
  • D) Errada. Valeria para o nível morno (cerca de 9,5 A).
  • E) Errada. Muito abaixo da corrente da ducha.

Logo, a resposta é a alternativa B.

Fonte: INEP/MEC.

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