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Ciências da Natureza ENEM 2022 difícil

Questão 116 do ENEM 2022 comentada

Como relacionar vazão, variação de temperatura e tensão para dimensionar o disjuntor de uma ducha elétrica.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 116ENEM 2022

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:

figura da questão

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 e J/gº C densidade de 1 000 g/L

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

  1. A
    60 A
  2. B
    30 A
  3. C
    20 A
  4. D
    10 A
  5. E
    5 A

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Ver a resposta e a resolução

Resposta: Bgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão exige calcular a potência térmica transferida para a água e usar a relação entre potência, tensão e corrente. Também é preciso aplicar o critério de escolha do disjuntor.

Resolução

o múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito.

A figura relaciona a vazão da água ao aumento de temperatura em cada nível. O produto vazão × variação de temperatura é máximo no nível superquente: 3 L/min × 30 °C. Esse produto permite calcular a potência térmica transferida à água.

Vazão mássica: 3 × 1 000 ÷ 60 = 50 g/s

Potência: 50 × 4,2 × 30 = 6 300 W

Como a tensão é 220 V, usamos P = U × I:

Corrente máxima: 6 300 ÷ 220 ≈ 28,6 A

O disjuntor deve ter corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior a esse valor. Portanto, a especificação é 30 A. A conversão da vazão para g/s usa a densidade informada, e a potência calculada corresponde à energia transferida à água por segundo.

Alternativa por alternativa

  • A

    60 A é maior que a corrente calculada, mas não é o múltiplo de 5 A imediatamente superior a aproximadamente 28,6 A.

  • B

    Correta. 30 A é o múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima, que é aproximadamente 28,6 A.

  • C

    20 A é inferior à corrente máxima calculada e, por isso, não atende ao critério do enunciado.

  • D

    10 A também fica abaixo da corrente máxima calculada.

  • E

    5 A também fica abaixo da corrente máxima calculada.

Para lembrarUse P = ṁcΔT para calcular a potência térmica e P = U × I para relacioná-la à corrente elétrica.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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