PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 18 do ENEM 2009

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Consumo de energia elétrica e instalações residenciais

O manual de instruções de um aparelho de ar-condicionado apresenta a seguinte tabela, com dados técnicos para diversos modelos:

Capacidade de refrigeração kW/(BTU/h) Potência (W) Corrente elétrica - ciclo frio (A) Eficiência energética COP (W/W) Vazão de ar (m3/h) Frequência (Hz)
3,52/(12.000) 1.193 5,8 2,95 550 60
5,42/(18.000) 1.790 8,7 2,95 800 60
5,42/(18.000) 1.790 8,7 2,95 800 60
6,45/(22.000) 2.188 10,2 2,95 960 60
6,45/(22.000) 2.188 10,2 2,95 960 60

Disponível em: http://www.institucional.brastemp.com.br. Acesso em: 13 jul. 2009 (adaptado).

Considere-se que um auditório possua capacidade para 40 pessoas, cada uma produzindo uma quantidade média de calor, e que praticamente todo o calor que flui para fora do auditório o faz por meio dos aparelhos de ar-condicionado. Nessa situação, entre as informações listadas, aquelas essenciais para se determinar quantos e/ou quais aparelhos de ar-condicionado são precisos para manter, com lotação máxima, a temperatura interna do auditório agradável e constante, bem como determinar a espessura da fiação do circuito elétrico para a ligação desses aparelhos, são

  1. A
    vazão de ar e potência.
  2. B
    vazão de ar e corrente elétrica - ciclo frio.
  3. C
    eficiência energética e potência.
  4. D
    capacidade de refrigeração e frequência.
  5. E
    capacidade de refrigeração e corrente elétrica - ciclo frio.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Há duas perguntas na questão, e cada uma depende de uma informação diferente da tabela.

1. Quantos aparelhos são necessários?

Para manter a temperatura constante, o calor retirado do auditório pelos aparelhos deve ser igual ao calor produzido pelas 40 pessoas. Calor retirado por unidade de tempo é a capacidade de refrigeração (em kW ou BTU/h). Somando o calor das 40 pessoas, basta escolher os aparelhos cuja capacidade total seja pelo menos essa soma.

2. Qual a espessura da fiação?

A espessura do fio depende da intensidade da corrente que passa por ele. Quanto maior a corrente, mais calor o fio dissipa por efeito Joule (P = R i^2), e por isso mais grosso ele precisa ser para não superaquecer. A informação essencial é a corrente elétrica no ciclo frio, que é o regime em que o aparelho funciona nessa situação.

Descartando o restante:

  • A potência elétrica consumida e a eficiência (COP) não dizem quanto calor o aparelho retira nem qual corrente ele usa, por isso não são as informações essenciais aqui.
  • A vazão de ar não define o calor retirado.
  • A frequência (60 Hz) é a mesma para todos os modelos e não influi na espessura do fio.

Portanto, as informações essenciais são a capacidade de refrigeração e a corrente elétrica no ciclo frio.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA vazão de ar não determina o calor retirado, e a potência sozinha não indica a corrente que define a espessura do fio.
  • BA vazão de ar não serve para dimensionar a refrigeração; só a corrente está certa.
  • CEficiência e potência não dão diretamente o calor retirado nem a corrente da fiação.
  • DA capacidade de refrigeração está certa, mas a frequência é igual (60 Hz) em todos os modelos e não define a espessura do fio.

Assuntos: Consumo de energia elétrica e instalações residenciais, Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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