Física · potência elétrica · calorimetria · corrente elétrica
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 (L/min) | 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 J/(g·°C) e densidade de 1 000 g/L. O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:
O que a prova mostra
A figura é o quadro do enunciado. A primeira coluna é a vazão, em L/min; as outras três ficam sob o título ΔT (°C) e correspondem aos níveis morno, quente e superquente. Com vazão de 3 L/min, a água esquenta 10, 20 e 30 °C; com 6 L/min, esquenta 5, 10 e 15 °C.
60 A
30 A
20 A
10 A
5 A
A maior potência é a do superquente: 6 300 W. Em 220 V, isso dá 28,6 A, e o múltiplo de 5 A logo acima é 30 A.
Por que a B é a certa
A potência é a energia que a água recebe por segundo. A 3 L/min passam 50 g de água por segundo; no superquente ela esquenta 30 °C: 50 × 4,2 × 30 = 6 300 W. A 6 L/min o superquente dá a mesma potência, porque a vazão dobra e o ΔT cai à metade. Essa é a maior do quadro. Em 220 V, a corrente é 6 300 ÷ 220 ≈ 28,6 A, e o múltiplo de 5 A imediatamente acima é 30 A.
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Precisava saber